Axial load identifications in space frame systems

La dissertazione di dottorato propone in totale quattro procedure sperimentali non distruttive per la stima dei carichi assiali in travi prismatiche precompresse, telai spaziali regolari e strutture spaziali generiche composte da elementi trave snelli. La comparazione tra la forza assiale considerata nel progetto e quella stimata sperimentalmente può essere utilizzata per verificare le condizioni di sicurezza strutturali dell’intero sistema strutturale spaziale. Diversamente, con riferimento alle travi precompresse, la comparazione tra la forza applicata in fase progettuale e quella stimata sperimentalmente può essere utilizzata per determinare le perdite di precompressione, come per esempio nelle travi in c.a.p. da ponte. Il metodo proposto da Tullini (2013) e la formula semplificata degli spostamenti del secondo ordine di Timoshenko e Gere (1961) e Bazant e Cedolin (1991) sono capaci di stimare le forze assiali, sopra citate, facendo uso di una serie di spostamenti misurati lungo le campate degli elementi dopo l’applicazione di un carico laterale. Un nuovo metodo statico è stato inoltre sviluppato per identificare le forze di compressione presenti in travi snelle con condizioni di vincolo note. In questo caso, uno spostamento flessionale misurato lungo la trave soggetta ad un carico laterale è sufficiente. Le fasi delle tre procedure statiche non prevedono la strumentazione dell’elemento trave durante il processo di costruzione, dato che i sistemi di misurazione devono essere posizionati esternamente ed in determinati punti delle campate. Differenti frequenze naturali forniscono diverse precisioni nelle stime dei carichi assiali. L’estensione della formula semplificata della prima frequenza naturale di Galef (1968), considerata come metodo dinamico non distruttivo, non richiede alcuna selezione della forma modale. Inoltre, il metodo di Southwell è stato proposto come metodo diagnostico per la determinazione sperimentale dei carichi critici globali di sistemi spaziali. Prove sperimentali su alcuni prototipi in piccola scala e su due travi (provini) in precompresso sono state sviluppate per la validazione delle procedure le quali, a loro volta, hanno fornito errori di identificazione minori del 10%. Infine, gli spostamenti misurati tramite i sensori innovativi denominati “Fiber-Bragg-grating differential settlement measurement sensors” (FBGDSM) hanno fornito misurazioni sperimentali molto precise.