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Seminario

 

Genesi ed evoluzione di una tecnica costruttiva in sistema ibrido precompresso vetro-acciaio

 

relatore: Prof. Ing. Maurizio Froli

 

 

Aula Magna “Ulisse Dini” 18 giugno 2018, ore 15.30

 

Presentazione:

Nel corso del seminario verrà illustrato un tipico processo di ideazione e sviluppo di un sistema costruttivo innovativo, quello delle cosiddette Travi Vitree Tensegrity costituite dall’assemblaggio, libero da forature e incollaggi, di pannelli triangolari equilateri costituiti da vetri laminati e trattati termicamente.

La interconnessione è ottenuta esclusivamente tramite la precompressione reciproca dei pannelli sviluppata per mezzo di tiranti metallici pretesi disposti secondo uno schema Warren. La presollecitazione iniziale induce nel vetro uno stato benefico di compressione isotropa capace di inibire la iniziazione delle fessure.

Se i carichi oltrepassano la soglia dell’esercizio, la decompressione dei pannelli di vetro prosegue fino al distacco di alcuni vertici dai nodi metallici di alloggiamento. Il distacco impedisce al vetro di subire delle trazioni dannose e viene recuperato elasticamente non appena i carichi applicati ritornano sotto la soglia dell’esercizio.

Lo stato limite di decompressione, e con esso la rigidezza della trave, possono essere innalzati a piacere aumentando semplicemente il grado di presollecitazione. Aumentando invece ulteriormente la intensità dei carichi, il collasso finale si raggiunge per snervamento dei tiranti di intradosso, quindi con caratteristiche di duttilità come richiesto dalle applicazioni in zona sismica.

Maurizio Froli ha ideato questo sistema per sopperire alle limitazioni manifestate dal comportamento meccanico di travi in vetro tradizionali e ispirandosi al principio della Tensile Integrity. La ricerca è iniziata con la costruzione artigianale di un modello fisico in scala ridotta ed è proseguita con le prime simulazioni FEM che hanno confermato la consistenza della intuizione fondamentale e consentito il brevetto della invenzione.

Successivamente sono stati costruiti i primi prototipi TVT Alfa e TVT Beta lunghi circa 3 metri ed effettuate le prime misure sperimentali spinte sino a rottura. Nel 2006 a questa invenzione è stato attribuito il Premio Vespucci nel settore Ricerca. Il successo degli esperimenti e la buona corrispondenza tra previsioni teoriche e risultati sperimentali hanno quindi consentito all’autore di costruire il prototipo TVT Gamma lungo 12 metri che detiene ancora oggi il record di trave in vetro più lunga al mondo effettivamente utilizzabile in ambito architettonico.

Il modello TVT Gamma è stato ulteriormente sviluppato nel TVT Gamma Bis per esplorare la fattibilità di un padiglione integralmente vitreo di grande luce.

L’ultimo progresso del sistema TVT è consistito nella concezione del modello TVT Delta tramite il quale è stata progettata una passerella pedonale in vetro di 30 metri di luce libera contenente due livelli sovrapposti di percorso.

Questo progetto ha conquistato di recente la seconda posizione nel WIBE Prize 2017 (World Innovation in Bridge Engineering).

I PROTOTIPI (TVT Alfa, TVT Beta, TVT Gamma)

Prove sperimentali ed analisi numeriche condotte presso il Laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Strutturale dell’Università di Pisa hanno mostrato che sotto l’azione di carichi esterni compresi nel dominio dell’esercizio il vetro non entra mai in trazione subendo invece una progressiva decompressione.

Alle innegabili doti di bellezza ed eleganza formale che il vetro e l’acciaio inox conferiscono loro, le travi TVT associano quindi gli indispensabili requisiti di efficienza e sicurezza statica che altre strutture in vetro non sono in grado di offrire.

Le travi TVT uniscono perciò il fascino della trasparenza del vetro e della geometria filigranea della struttura alla affidabilità e duttilità del metallo.

 

Locandina