Materiali innovativi per elementi strutturali e per le costruzioni Ricerche in corso presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale

Prof. Ing. Carlo Poggi 2 INDICE DELLA PRESENTAZIONE I progetti di ricerca sui materiali compositi Dalle strutture in composito al materiale Modelli previsivi per compositi a fibra tessile e per tessuti tecnici Materiali innovativi per rinforzi strutturali per appoggi strutturali per dissipatori antisismici

Prof. Ing. Carlo Poggi 3 I LUOGHI Dipartimento di Ingegneria Strutturale Laboratorio Prove Materiali

Prof. Ing. Carlo Poggi 4 LE ATTREZZATURE DI PROVA Macchine per prove meccaniche Carico max5000 kN compressione 3000 kN trazione Carico minimo0.01 N Torsione1000 Nm

Prof. Ing. Carlo Poggi 5 Textile Composites Technical textiles Le proprietà meccaniche di materiali compositi e di tessuti tecnici possono essere studiate e previste mediante modelli numerici fornendo solo le caratteristiche meccaniche dei componenti. Le caratteristiche meccaniche del composito possono essere utilizzate per modelli di elementi strutturali di cui si vogliono analizzare aspetti meccanici COMPOSITE MATERIALS

Prof. Ing. Carlo Poggi 6 Measurement of the in-plane and transversal yarns geometry Scansion Electronic Microscopy (SEM) Cross-section of weft fibers ( = 34 m) textile (150.34) 30 m 20 m Cross-section of warp fibers ( = 34 m) 20 m Cross-section of warp fibers ( = 64 m) 30 m Cross-section of weft fibers ( = 64 m) 30 m textile (62.64) 100 m TECHNICAL TEXTILES

Prof. Ing. Carlo Poggi 7 Cross-section of warp fibers (150.34)Cross-section of weft fibers(150.34) Measurement of the in-plane and transversal yarns geometry Optical Microscopy (OM) Cross-section of warp fibers (62.64) Cross-section of weft fibers (62.64) TECHNICAL TEXTILES

Prof. Ing. Carlo Poggi 8 Unidirectional composite 2D textile composite 3D textile composite Multilayer composite

Prof. Ing. Carlo Poggi 9 NUMERICAL MODELS Composite materials Technical Textiles TECHNICAL TEXTILES

Prof. Ing. Carlo Poggi 10 Bending Test ILSS Test Shear Test Tensile Test Characterization of materials: experimental facilities COMPOSITE MATERIALS

Prof. Ing. Carlo Poggi 11 BIAXIAL TENSILE TESTS TECHNICAL TEXTILES

Prof. Ing. Carlo Poggi 12 Fatigue tests of joints for GRP marine pipes

Prof. Ing. Carlo Poggi 13 Buckling test of GRP elements for antennas Fatigue tests of GRP elements

Prof. Ing. Carlo Poggi 14 I materiali innovativi nellingegneria civile

Prof. Ing. Carlo Poggi 15 Bending test of a timber beam reinforced with CFRP laminates CFRP reinforcements for metallic structures

Prof. Ing. Carlo Poggi 16 Concrete reinforced by CFRP laminates

Prof. Ing. Carlo Poggi 17 INTERVENTI IN ZONA SISMICA

Prof. Ing. Carlo Poggi 18 INTERVENTI IN ZONA SISMICA

Prof. Ing. Carlo Poggi 19 INTERVENTI IN ZONA SISMICA

Prof. Ing. Carlo Poggi 20 Utilizzo di FRP per ladeguamento antisismico

Prof. Ing. Carlo Poggi 21 Dispositivi antisismici Applicazioni impedire che ulteriori carichi verticali vengano trasmessi alla struttura a causa dei movimenti del sisma; isolando orizzontalmente la base della struttura durante gli eventi sismici; assorbendo lenergia del sisma; assorbendo e dissipando le risposte della struttura allenergia del sisma. Questi dispositivi meccanici difendono la struttura agendo in modo da:

Prof. Ing. Carlo Poggi 22 Appoggi da ponte Applicazioni Gli apparecchi di appoggio metallici a disco elastomerico sono progettati per sopportare combinazioni di carichi verticali, orizzontali, movimenti traslazionali e rotazioni.

Prof. Ing. Carlo Poggi 23 una struttura metallica concava in acciaio inossidabile Friction Pendulum elemento in materiale polimerico che consente di assecondare i movimenti e quindi dissipare lenergia del sisma Applicazioni

Prof. Ing. Carlo Poggi 24 Caratterizzazione sperimentale degli elementi di scorrimento UHMWPE lubrificante siliconico Requisiti generali: basso coefficiente di attrito bassa usura elevata resistenza a compressione

Prof. Ing. Carlo Poggi 25 Omologazione e qualificazione di PTFE secondo EN ,0150, °C 0,0200,0250°C 0,0300,040– 20°C 0,0400,050– 35°C dyn,T s,T Temp. Coefficiente di attrito Omologazione PTFE: Prova di attrito a lungo termine (10242 m) PTFE 0 metri PTFE m Elementi scorrevoli in PTFE

Prof. Ing. Carlo Poggi 26 Instrumented Indentation

Prof. Ing. Carlo Poggi 27 Imprint Mapping P2 Atomic Force Microscope or Laser Profilometer

Prof. Ing. Carlo Poggi 28 Indentation curves Imprint mapping (by AFM) FE Model Computed quantities (functions of parameters) Experimental data Discrepancy Minimization (TR algorithm) Unknown parameters Inverse analysis

Prof. Ing. Carlo Poggi 29 Fracture Self stresses Film – Substrate interface Bulk materials