ETD

• active set method
• analisi non lineare
• cable nets
• cables
• contact mechanics
• EN BS 1263
• energy absorption
• FEM
• grandi deformazioni
• grandi spostamenti
• Green-Lagrange
• homologation test
• large deformations
• large displacements
• nonlinear analysis
• PFEF
• Piola-Kirchhoff
• reti anticalcinacci
• reti di sicurezza
• safety nets
• slack
• slack variables

Cable nets are efficient, versatile and lightweight solutions widely employed in building, civil and infrastructure sectors as collective protection systems against falls from height and for intercepting objects whose impact would be critical for human safety and structures functionality. The failure of such devices leads to severe consequences, both economic and human, making a clear understanding of the interaction mechanics between the impacting body and the safety net crucial. To this end, this work models the behaviour of cable nets through a finite element algorithm based on the \textit{Position-based Finite Element Formulation} (PFEF). The model employs first-order one-dimensional cable elements with lumped nodal masses, taking the absolute nodal position vectors as the primary unknowns of the system. This work first addresses the static problem, developing specific tools for managing slack in redundant structures subject to self-weight. The contact between a body of known geometry and the net is then formalised through the introduction of \textit{slack variables} and solved numerically via the \textit{Active set method}, thereby enabling the evaluation of the energy absorption capacity in accordance with standardized testing procedures. The aim is to provide a predictive tool capable of determining a priori whether a net with given characteristics can pass the homologation impact test. Finally, future research perspectives are outlined, focusing on advanced mechanical characterization of materials and the implementation of a solver dedicated to the explicit simulation of dynamic impact tests.

Le reti di funi rappresentano soluzioni efficienti, versatili e leggere, ampiamente impiegate nei settori edile, civile e delle infrastrutture come dispositivi di protezione collettiva contro le cadute dall'alto e per l'intercettazione di oggetti il cui impatto risulterebbe critico per l'incolumità umana e la fruibilità delle opere. Il fallimento di tali dispositivi comporta conseguenze gravose, sia in termini economici che di vite umane, rendendo cruciale la comprensione della meccanica dell'interazione tra il corpo impattante e la rete di intercettazione. A tal fine, nel presente lavoro il comportamento delle reti di funi viene modellato mediante un algoritmo di calcolo agli elementi finiti basato sulla formulazione posizionale \textit{Position-based Finite Element Formulation} (PFEF). Il modello impiega elementi cavo monodimensionali del primo ordine con masse nodali concentrate, assumendo i vettori posizione nodale assoluti come incognite primarie del sistema. Il lavoro affronta dapprima il problema statico, sviluppando strumenti specifici per la gestione dell'imbando (\textit{slack}) in strutture sovrabbondanti soggette al peso proprio. Il contatto tra un corpo di geometria nota e la rete viene quindi formalizzato mediante l'introduzione delle variabili ausiliarie (\textit{slack variables}) e risolto numericamente tramite l'\textit{Active set method}, consentendo così di valutare la capacità di assorbimento energetico in accordo con le procedure di collaudo normative. Lo scopo è fornire uno strumento predittivo capace di stabilire a priori se una rete di date caratteristiche potrà superare la prova di impatto omologativa. Infine, sono delineate alcune prospettive di sviluppo, riguardanti la caratterizzazione meccanica avanzata dei materiali e l'implementazione di un solutore dedicato alla riproduzione esplicita della prova di impatto dinamico.