polito.it
Politecnico di Torino (logo)

Analisi del comportamento sismo-resistente di modelli di strutture murarie in terra cruda

Gallo, Saverio

Analisi del comportamento sismo-resistente di modelli di strutture murarie in terra cruda.

Rel. Stefano Invernizzi, Mauro Borri Brunetto. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città, 2017

Abstract:

INTRODUZIONE

Il presente lavoro di tesi si fonda sostanzialmente dalla combinazione di tre elementi cardine: la mia voglia di continuare a collaborare con il Diseg nel campo delle strutture modello in scala, il progetto di ricerca sul tema della terra cruda dei miei relatori e la sequenza sismica che ha fortemente colpito il centro Italia dal 24 agosto 2016 in avanti, per la quale il Politecnico di Torino ha fornito un contributo significativo nella fase di rilievo e monitoraggio delle strutture e per la progettazione del futuro delle zone terremotate.

Tre temi apparentemente distanti ad una lettura superficiale, ma le condizioni di similitudine tra la bassa resistenza dei fabbricati in blocchi di arenaria distrutti dal sisma e le strutture in terra cruda, o che usano la terra cruda come legante, sono molteplici.

Non secondario è il ruolo che le costruzioni in terra cruda rivestono in altri continenti fuori dal nostro, sistemi costruttivi che noi tendiamo a sottovalutare e ignorare, probabilmente per formazione culturale, sia da punto di vista tecnico che legislativo. Lo scopo di questa tesi infatti è stato quello di dimensionare, progettare e realizzare dei modelli strutturali in scala, da sottoporre a sollecitazioni dinamiche per riprodurre in maniera fedele i quadri fessurativi o perlomeno il comportamento meccanico a scala reale delle strutture proposti dalla letteratura, cosi da porre le basi per l'inizio di uno studio più profondo e scientifico del materiale e del metodo costruttivo.

Un'intera porzione di questo lavoro infatti è stata dedicata alla calibrazione e all'ottimizzazione della piattaforma vibrante bidimensionale del Disaster Resilience Simulation Center del Politecnico con la quale è stato possibile simulare le sollecitazioni dinamiche sui modelli strutturali in scala. Il fulcro del lavoro è stato lo studio in laboratorio del materiale terra cruda nelle sue sfaccettature più diverse, dalla scoperta sensoriale, delle diverse metodologie di lavorazione, al comportamento qualitativo.

Analizzate le problematiche fisiche della scala dei modelli e fissati i parametri dimensionali data la capacità della tavola vibrante si è passati alla fase più complessa e nucleo centrale del lavoro, la progettazione e la realizzazione dei modelli in tutti i loro aspetti fino alla costruzione di questi ultimi.

La parte finale del lavoro ovviamente si è focalizzata sulle prove distruttive dei modelli sulla piattaforma e l'analisi dei meccanismi di rottura e collasso delle strutture modello.

Completata la fase di studio e analisi dei meccanismi di rottura e alla rilevazione delle sollecitazioni si è passati ad una fase di confronto dei dati con il rispettivo modello agli elementi finiti per verificare la congruenza dei comportamenti meccanici.

Relatori: Stefano Invernizzi, Mauro Borri Brunetto
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TA Consolidamento
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6349
Capitoli:

Elenco delle tabelle

Elenco delle figure

1 Le costruzioni in terra cruda nel mondo antico e lo stato dell'arte

1.1 La diffusione nel mondo antico

1.2 Diffusione in epoca contemporanea

1.3 Le tecniche costruttive

1.4 Livelli di comfort psicofisico e prestazioni termo-igrometriche

1.5 Sostenibilità economica ed ambientale

2 Caratterizzazione del materiale e prove meccaniche di mattoni in terra cruda

2.1 Granulometria, test di massima compattazione e prove meccaniche

2.1.1 Misura, descrizione e verifica dello stampo cilindrico numero 4 e della procedura

2.1.2 Preparazione delle miscele di terra e acqua

2.1.3 La prova Proctor

2.1.4 La costruzione della curva

2.2 La normativa di riferimento e preparazione dei prismi

2.3 La prova di flessione su tre punti

2.4 Prova di compressione

3 Analisi dimensionale e modellazione fisica in scala

3.1 La scelta della scala del modello e i vincoli della simulazione

3.2 La ricerca della resistenza nel modello in scala

3.2.1 I mix di materiali e la ricerca della resistenza

3.2.2 I mix di materiali e la ricerca del ventesimo della resistenza

3.2.3 Le miscele terra-sabbia e il processo di realizzazione

3.2.4 Le miscele terra-sabbia e le prove meccaniche

4 La sperimentazione

4.1 Disaster resilience simulation laboratory e tavola vibrante

4.2 Dimensionamento del modello e realizzazione del cassero

4.3 La realizzazione dei modelli preliminari

4.4 I modelli preliminari e il tilt test

4.4.1 Test 1A e 1B

4.4.2 Test 2

4.5 La progettazione dello sweep di frequenze

4.6 La strumentazione della tavola e le prove dinamiche

4.7 L'analisi dei risultati

4.7.1 Confezionamento del modello e Test 3

4.7.2 Test 4

4.7.3 Test 5

4.7.4 Test 6

4.7.5 Test 7

4.7.6 Test 8

4.8 Dominio delle tensioni ammissibili e metodo di Coulomb

5 Modellazione fem e confronto dei risulati

5.1 La definizione delle caratteristiche del modello

5.2 La valutazione degli spostamenti e della distribuzione delle tensioni principali

5.3 L'analisi modale

5.4 Conclusioni

Bibliografia

A Manuale d'uso tavola vibrante

Bibliografia:

[1] H. Houben, Earth construction : a comprehensive guide. London: Intermediate Technology Publications, 1994.

[2] S. U. Achenza M, Il manuale tematico della terra cruda. Cagliari: Itaca, 2009.

[3] D. Ciancio, Rammed earth construction : cutting-edge research on traditional and modern rammed earth : proceedings of the first International Conference on Rammed Earth Construction, Perth and Margaret River, Western Australia, 10-13 February 2015. Leiden, The Netherlands: CRC Press/Balkema, 2015.

[4] H. Fathy, Natural energy and vernacular architecture : principles and examples with reference to hot arid climates. Chicago: Published for the United Nations University by the University of Chicago Press, 1986.

[5] S. Longo, Analisi Dimensionale e Modellistica Fisica: Principi e applicazioni alle scienze ingegneristiche. Milan: Springer, 2011.

[6] A. Charleson, Seismic design for architects: outwitting the quake. Amsterdam Boston London: Elsevier/Architectural Press, 2008.

Modifica (riservato agli operatori) Modifica (riservato agli operatori)