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Tesi etd-09132009-165307


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
POLI, MASSIMILIANO
email address
massimiliano.poli@gmail.com
URN
etd-09132009-165307
Title
Studio di fattibilita' di una passerella pedonale con arco in vetro e trave collaborante in acciaio inox
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI CIVILI
Supervisors
relatore Prof. Froli, Maurizio
relatore Prof. Masiello, Gerardo
Parole chiave
  • sistema combiato arco ribassato - arco funicolare
  • trasparenza
  • vetro strutturale
  • stuctural glass
  • footbridge
  • passerella pedonale
  • transparency
  • combined system with lowered arch - funicular arch
Data inizio appello
05/10/2009;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
05/10/2049
Riassunto analitico
Con questa Tesi si vuole dimostrare concretamente la possibilità di realizzare opere di grande interesse per la collettività con un materiale tipicamente insolito per questo genere di costruzioni, ovvero il vetro.
L’approccio allo studio della fattibilità di una passerella pedonale in vetro è stato conseguito con molta attenzione e svolgendo preliminarmente una grande operazione di studio su articoli di ricercatori universitari, riviste scientifiche e libri tecnici del settore. L’operazione ha consentito la comprensione della filosofia progettuale delle costruzioni in vetro. È stata effettuata un'analisi dettagliata sull’intera panoramica delle costruzioni in vetro strutturale, poiché dall’osservazione del comportamento statico anche di coperture e facciate vitree è possibile trarre nozioni fondamentali e preziose per il progetto dell’attraversamento pedonale.
Curiosità e spirito di progettazione hanno permesso di indagare e vagliare possibili soluzioni dello schema statico del ponte pedonale. La scelta è stata quella di progettare una passerella ad arco a via superiore (sistema combinato di due archi: arco continuo ribassato e arco funicolare), volendo assolutamente far concepire al pedone che attraversa il ponte il senso di robustezza e rigidezza che offre un sistema strutturale del genere anche se fatto con vetro nelle membrature essenziali quali arco e i pilastrini di sostegno dell’impalcato.
La scelta del ponte ad arco è stata la migliore, poiché il vetro è stato fatto lavorare secondo la propria direzione preferenziale, ossia la compressione.
La garanzia della possibilità di impiegare elementi monodimensionali compressi è stata attentamente studiata sia sotto il profilo della resistenza meccanica del materiale al variare delle condizioni di carico e della velocità si applicazione dello stesso, sia nei confronti della stabilità dell’equilibrio.
In letteratura tecnica e sulle riviste scientifiche manca tutt’oggi un modello analitico in grado di risolvere in forma chiusa tutti i tipi di multistrato vitreo, senza dover passare da sperimentazioni e prove di laboratorio. Tuttavia a seconda degli impieghi dei sistemi di vetro la teoria semiempirica dei pannelli sandwich consente di svolgere agevolmente un'analisi numerica senza ricorrere in complicate modellazioni agli elementi finiti oppure a test di laboratorio. In merito si fa tesoro delle campagne di prove già effettuate dai ricercatori che hanno elaborato e pertanto tarato il modello di analisi.
Dovendo contenere la snellezza e pertanto la lunghezza libera di inflessione si sono raggiunti comunque risultati confortevoli sui carichi critici delle singole aste di multistrato vitreo variamente vincolate e tenendo in considerazione anche delle non linearità geometriche valutate in forma statistica nei loro valori.
La tematica del vetro a compressione è stata arricchita anche di un sistema di aste composte calastrellate sempre in vetro. L’unione tramite clampature con calastrelli metallici a morsa stringente e senza forare le lastre di vetro, consente di contenere notevolmente la lunghezza libera di inflessione e di ripartire più agevolmente le eccentricità di carico ed i piccoli difetti di non planarità delle lastre. I risultati numerici e di modellazione hanno confermato un incremento notevole del carico critico di circa il 50% rispetto al semplice affiancamento di due multistrati vitrei indipendenti.
La progettazione di sistemi calastrellati in vetro e di laminati formati da più strati dello stesso materiale ha consentito di dare un primissimo grado di sicurezza nei confronti della fragilità del vetro. Reputando assolutamente non sufficiente una sicurezza intrinseca al singolo manufatto è stata affrontata una progettazione della passerella pedonale seguendo principi tipici di altre discipline, ovvero di gerarchia e ridondanza, stabilendo più “linee difensive” contro il rischio del collasso totale. Questo processo di razionalizzazione può essere chiamato FAIL-SAFE.
Pertanto, la passerella pedonale è stata progettata non soltanto ipotizzando la completa integrità dei suoi elementi strutturali, specie per quelle più sensibili e in vetro. Sono stati ipotizzati ben dieci scenari di possibile collasso locale di una membratura portante.
La progettazione in questa ottica ha permesso di garantire la completa funzionalità della passerella pedonale anche durante le dieci condizioni di emergenza, contenendo le deformazioni ed evitando collassi progressivi.
In sostanza la “ridondanza” si ha anche al livello strutturale identificando uno schema statico principale ed altri, gerarchicamente inferiori, ma ugualmente capaci di mantenere in funzione la passerella pedonale anche se lo schema statico principale viene meno. Ciò ha portato a chiamare in causa anche le riserve flessionali dei conci dell’arco e dell’impalcato, a tal proposito volutamente metallico. Tutto ciò ha portato ad avere dimensioni lievemente maggiori dei conci vitrei dell’arco e delle sezioni delle travature dell’impalcato, se confrontata con la sola progettazione in fase di completa integrità delle membrature.
Il risultato finale è sicuramente un esempio di Passerella Pedonale in Vetro assolutamente Fattibile e con un elevato grado di Affidabilità Strutturale.
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