Valutazione della vulnerabilità e della capacità strutturale delle facciate storiche in vetro sotto Bird

Data: 31 agosto 2023

Authors: Chiara Bedon and Maria Vittoria Santi

Redattore accademico:Francesco Zammori

Fonte: Problemi matematici in ingegneria, vol. 2022, ID articolo 6059466, 20 pagine, 2022, Hindawi

DOI:https://doi.org/10.1155/2022/6059466

L'analisi del bird-strike è di particolare rilevanza per le applicazioni di ingegneria aeronautica, dove i principali componenti delle ali o della fusoliera possono subire una possibile collisione durante la fase di volo e provocare gravi danni strutturali. A questo scopo, i regolamenti dell’aviazione federale richiedono test e certificazioni dedicati per la valutazione della resistenza al bird-strike. Nelle applicazioni edilizie, il vetro è ampiamente utilizzato anche per componenti portanti verticali e orizzontali. In questo tipo di contesto di progettazione strutturale, maggiore attenzione viene data alla pressione del vento, ai carichi sismici, all'impatto dovuto alla folla e al corpo umano (ad esempio, per evitare cadute), o anche alle esplosioni, e viene posta una considerazione piuttosto nulla per il bird-strike. analisi, a causa delle forze di impatto limitate e degli effetti previsti sul vetro.

Questo articolo indaga tale argomento fornendo evidenza della risposta dinamica di una facciata in vetro esistente costruita negli anni '60 come parte di un museo in Italia. L'analisi di vulnerabilità è condotta con modelli numerici agli Elementi Finiti (FE) computazionalmente efficienti di uso consolidato per il bird-strike, basati anche sulla caratterizzazione meccanica preliminare mediante ispezione geometrica in campo e su esperimenti di Analisi Modale Operativa (OMA). Gli effetti dinamici locali e globali dovuti al bird-strike localizzato sulla facciata di vetro esaminata sono discussi sulla base dell'analisi numerica parametrica del metodo Coupled Eulerian Lagrangian (CEL).

L'analisi degli impatti con uccelli e la previsione dei danni sono di particolare rilevanza per le applicazioni di ingegneria aeronautica, dove i principali componenti delle ali dei componenti della fusoliera possono subire una possibile collisione con uccelli durante la fase di volo e provocare gravi danni strutturali ai componenti dell'aeromobile. A questo scopo, i regolamenti sull'aviazione federale (FAR) forniscono indicatori prestazionali di riferimento per i componenti rivolti in avanti e richiedono una valutazione dedicata della resistenza agli urti con uccelli (solitamente basata su test di certificazione). Negli anni, gli studi di ricerca si sono concentrati sulla valutazione e sullo sviluppo di approcci numerici agli elementi finiti (FE) efficienti e affidabili che potrebbero essere utilizzati per supportare o sostituire gli esperimenti, e diversi approcci sono stati presi in considerazione per applicazioni specifiche nella progettazione e nelle tecnologie degli aeromobili. [1–4]. Tra gli studi in corso è stata evidenziata la vulnerabilità dei componenti degli aerei a questo tipo di impatto con corpo molle ad alta velocità.

Nelle applicazioni edilizie, il vetro è ampiamente utilizzato anche per componenti portanti verticali e orizzontali [5]. Soprattutto per le applicazioni in facciata, sono oggi disponibili numerosi documenti tecnici e linee guida per supportare i progettisti nella prevenzione di possibili danni e cedimenti dei pannelli di vetro in caso di azioni progettuali ordinarie e persino di urti [6]. In questo tipo di contesto di progettazione strutturale degli edifici, maggiore attenzione nelle indagini di ricerca sulle facciate e sugli involucri in vetro è data all'analisi, al miglioramento e/o alla mitigazione degli effetti massimi dovuti all'azione del vento [7–9], ai carichi sismici [10– 14], impatto dovuto a folla/corpi umani [15–20] (dove dovrebbe essere evitato il potenziale rischio di caduta degli occupanti dell'edificio), o addirittura esplosioni [21–24] e multirischio [25], e piuttosto nullo viene proposta una considerazione per l'analisi del bird-strike, essendo spesso associato a forze di impatto ed effetti trascurabili/limitati sui componenti in vetro. Sebbene ciò sia vero per la maggior parte delle applicazioni di vetro strutturale moderne e di nuova concezione, in cui vengono presi in considerazione approcci di calcolo specifici rispetto alle azioni ordinarie convenzionali e agli eventi accidentali per gli edifici, si dovrebbe prestare un'attenta considerazione ai componenti di vetro esistenti e anche storici, che non erano appositamente concepiti per offrire qualsiasi tipo di capacità portante, ma realizzati solo sotto forma di componenti non strutturali.