Analisi strutturale e revisione tecnologica di un sistema di involucro in materiale composito

The research in the building field is largely directed towards the application of innovative materials as building envelope, both on new that on the existing constructions. Despite this trend, the regulatory documentation does not find adequate care about that, except for traditional coatings, such as stone materials. This subject inspired ideas for the development of a theme like the application of composite materials in construction, in this case in particular is dealt a structural analysis of the substructure of a ventilated GFRP. The use of this material as a replacement to conventional steel and aluminum, find the main advantage in the high strength-to-weight ratio, the ability to be produced in large scale without size limits, and not least the killing of thermal conduction, all crucial design aspects. This analysis is base on experimental results and it is deepen with the aid of finite element software such as SAP 2000 and Abaqus, with which we analyzed the substructure behavior from the mechanical strength and deformational point of view, under the effect of the main stress acting on a component of this type like the weight of the coating, wind and earthquake. In particular the study has the ambition to be a tool for the characterization of the structure into account, trying to define its behavior with two main factors variation: the type of coating, which goes from the most traditional like stone to the most innovative like composite material, and secondly to modify the arrangement of the anchoring system, to optimize it as much as possible. The results showed how technological solution adopted has considerable economic advantages as well as technological. The present study also aims to be a reflection point with regard to research in the construction field, focusing on the field of composite materials application, and push forward to a new use of them.

La ricerca in campo edilizio è rivolta in gran parte verso l’applicazione di materiali innovativi da impiegare come involucro per edifici, sia sul nuovo che sull’esistente. Nonostante questa tendenza però la documentazione normativa non trova adeguate attenzioni in merito, fatta eccezione per rivestimenti tradizionali, quali ad esempio materiali lapidei. Questa problematica è stata spunto di idee per lo sviluppo della tematica rivolta, in questo elaborato di Tesi, all’applicazione dei materiali compositi in edilizia, nella fattispecie viene affrontata una analisi strutturale della sottostruttura di una facciata ventilata in GFRP. L’utilizzo di questo materiale in sostituzione ai tradizionali acciaio ed alluminio, presenta tra i principali vantaggi, quello di un elevato rapporto resistenza-peso, la capacità di essere prodotto in vesta scala senza grossi limiti di dimensione, e non ultimo l’abbattimento della conduzione termica, tutti aspetti cruciali per la progettazione di un involucro efficiente sotto ogni aspetto. Sulla base di risultati sperimentali e con l’ausilio di software agli elementi finiti quali SAP 2000 e Abaqus, si sono analizzati i comportamenti da un punto di vista della resistenza meccanica e dal punto di vista deformativo, della sottostruttura dell’involucro sotto l’effetto delle principali azioni che intervengono su un componente di questo tipo, come peso proprio del rivestimento, vento e sisma. In particolare il presente elaborato ha l’ambizione di rappresentare uno strumento di caratterizzazione della struttura in considerazione, cercando di definire il suo comportamento al variare di due principali fattori: la tipologia di rivestimento, che si spinge dai più tradizionali in pietra ai più innovativi in materiale composito, e in secondo luogo al variare della disposizione degli ancoraggi del sistema, con l’obiettivo di ottimizzarlo quanto più possibile. I risultati ottenuti manifestano come la soluzione tecnologica adottata abbia dei considerevoli vantaggi che spaziano dal campo economico a quello ergotecnico oltre che tecnologico. Il presente elaborato intende inoltre rappresentare uno spunto di riflessione per quanto riguarda la ricerca in campo edilizio, focalizzando l’attenzione sui campi di applicazione dei materiali compositi, e proiettandosi verso un nuovo impiego di questi.