MODELLAZIONE PER COMPONENTI DI NODI COSTITUITI DA SEZIONI CAVE SALDATE AD ELEMENTI ESTERNI E PASSANTI

STEEL FRAMES AND TRUSS STRUCTURES DERIVE THEIR STIFFNESS, STRENGTH, AND DUCTILITY FROM THE BEHAVIOUR OF THEIR JOINTS, MAKING THEIR ACCURATE MODELLING ESSENTIAL FOR STRUCTURAL SAFETY AND EFFICIENCY. RECENT ADVANCES IN FABRICATION, PARTICULARLY LASER CUTTING TECHNOLOGY (LCT), ENABLE THE PRECISE PRODUCTION OF JOINTS USING HOLLOW SECTIONS (CIRCULAR AND RECTANGULAR), PROMOTING INNOVATIVE CONSTRUCTION SOLUTIONS WITH HIGH MECHANICAL PERFORMANCE AND ARCHITECTURAL QUALITY. WHEN COMBINED WITH IPE BEAMS OR PLATES, THESE HOLLOW SECTIONS FORM CRITICAL CONNECTIONS THAT GOVERN THE OVERALL RESPONSE OF THE STRUCTURE. DESPITE THE GROWING USE OF HOLLOW SECTIONS AND LASER CUTTING TECHNOLOGY, CURRENT DESIGN STANDARDS—SUCH AS EUROCODE 3 AND CIDECT RECOMMENDATIONS—PROVIDE LIMITED GUIDANCE FOR KEY JOINT TYPOLOGIES, INCLUDING EXTERNALLY WELDED OR PASSING-THROUGH CONNECTIONS BETWEEN HOLLOW AND IPE PROFILES, AND PLATE-TO-TUBE JOINTS. THIS LACK OF DESIGN PROVISIONS FORMS THE BASIS OF THE PRESENT RESEARCH. THE THESIS DEVELOPS AND VALIDATES A UNIFIED COMPONENT METHOD APPROACH FOR JOINTS BETWEEN CIRCULAR AND SQUARE HOLLOW SECTIONS AND IPE BEAMS OR PLATES, FABRICATED IN BOTH EXTERNALLY WELDED AND PASSING-THROUGH CONFIGURATIONS. THE WORK COMBINES EXPERIMENTAL TESTING, NUMERICAL FINITE ELEMENT MODELLING, AND ANALYTICAL STUDIES TO IDENTIFY KEY STRUCTURAL COMPONENTS, EVALUATE STIFFNESS AND RESISTANCE, AND DESCRIBE FAILURE MECHANISMS. PARAMETRIC STUDIES EXTEND THE APPLICABILITY OF THE PROPOSED METHOD, WHILE CLOSED-FORM DESIGN EQUATIONS ARE DERIVED USING ENERGY-BASED AND PLASTIC ANALYSIS APPROACHES. THE PROPOSED FORMULATIONS SHOW EXCELLENT AGREEMENT WITH EXPERIMENTAL AND NUMERICAL RESULTS, SIGNIFICANTLY IMPROVING THE PREDICTIVE ACCURACY OF EUROCODE 3. IN PARTICULAR, PASSING-THROUGH JOINTS DEMONSTRATE UNIQUE STIFFNESS AND STRENGTH CONTRIBUTIONS THAT CANNOT BE CAPTURED THROUGH SIMPLE EXTRAPOLATIONS OF EXTERNALLY WELDED CASES. THE THESIS, STRUCTURED INTO FIVE CHAPTERS, DEFINES THE RESEARCH CONTEXT AND OBJECTIVES (CHAPTER 1), ANALYSES PLATE-TO-TUBE CONNECTIONS (CHAPTER 2), INVESTIGATES TUBE-TO-IPE JOINTS (CHAPTER 3), EXAMINES TRUSS JOINTS WITH LCT-BASED REINFORCEMENTS (CHAPTER 4), AND CONCLUDES WITH A SYNTHESIS OF RESULTS AND DESIGN RECOMMENDATIONS (CHAPTER 5).

I TELAI E LE STRUTTURE RETICOLARI IN ACCIAIO DEVONO LA LORO RIGIDEZZA, RESISTENZA E DUTTILITÀ AL COMPORTAMENTO DEI NODI, RENDENDO CRUCIALE LA LORO MODELLAZIONE AI FINI DELLA SICUREZZA E DELL’EFFICIENZA STRUTTURALE. I RECENTI SVILUPPI NELLA FABBRICAZIONE, IN PARTICOLARE LA TECNOLOGIA DI TAGLIO LASER (LASER CUTTING TECHNOLOGY, LCT), CONSENTONO DI REALIZZARE CON PRECISIONE NODI IN SEZIONI CAVE (CIRCOLARI E RETTANGOLARI), FAVORENDO SOLUZIONI COSTRUTTIVE INNOVATIVE CON ELEVATE PRESTAZIONI MECCANICHE ED ESTETICHE. QUESTE SEZIONI, COMBINATE CON TRAVI IPE O PIATTI, FORMANO CONNESSIONI FONDAMENTALI PER LA RISPOSTA GLOBALE DELLE STRUTTURE. NONOSTANTE LA CRESCENTE DIFFUSIONE DELLE SEZIONI CAVE E DELLA TECNOLOGIA DI TAGLIO LASER, LE NORMATIVE ATTUALI, COME L’EUROCODICE 3 E LE RACCOMANDAZIONI CIDECT, OFFRONO INDICAZIONI LIMITATE PER TIPOLOGIE DI NODI CHIAVE, QUALI CONNESSIONI SALDATE TRA PROFILI CAVI E IPE ESTERNE O PASSANTI, O NODI CON PIATTI. QUESTA CARENZA COSTITUISCE LA BASE DELLA PRESENTE RICERCA. LA TESI SVILUPPA E VALIDA UN APPROCCIO UNIFICATO BASATO SUL METODO DELLE COMPONENTI PER NODI TRA PROFILI CIRCOLARI E QUADRATI CAVI CON TRAVI IPE E PIATTI, REALIZZATI IN CONFIGURAZIONI SALDATE ESTERNAMENTE E PASSANTI. L’ATTIVITÀ COMBINA PROVE SPERIMENTALI, MODELLAZIONE NUMERICA FEM E ANALISI ANALITICHE PER IDENTIFICARE I COMPONENTI STRUTTURALI PRINCIPALI, VALUTARE RIGIDEZZA E RESISTENZA E DESCRIVERE I MECCANISMI DI COLLASSO. STUDI PARAMETRICI HANNO AMPLIATO LA VALIDITÀ DEL METODO, MENTRE FORMULE DI PROGETTO IN FORMA CHIUSA SONO STATE DERIVATE CON APPROCCI ENERGETICI E DI PLASTICIZZAZIONE. LE FORMULAZIONI PROPOSTE MOSTRANO OTTIMA CONCORDANZA CON I RISULTATI SPERIMENTALI E NUMERICI, MIGLIORANDO SIGNIFICATIVAMENTE LE PREVISIONI DELL’EUROCODICE 3. IN PARTICOLARE, I NODI PASSANTI FORNISCONO CONTRIBUTI DI RIGIDEZZA E RESISTENZA NON RAPPRESENTABILI CON SEMPLICI ESTENSIONI DEI CASI SALDATI ESTERNAMENTE. LA TESI, ARTICOLATA IN CINQUE CAPITOLI, DEFINISCE IL CONTESTO E GLI OBIETTIVI (CAP. 1), ANALIZZA LE CONNESSIONI TUBO-PIATTO (CAP. 2), STUDIA I NODI TUBO-IPE (CAP. 3), ESAMINA I NODI RETICOLARI CON RINFORZI LCT (CAP. 4) E SINTETIZZA I RISULTATI E LE RACCOMANDAZIONI PROGETTUALI (CAP. 5).