Autore: gianni.dessi@gmail.com

  • Simulazione numerica degli effetti dell’impatto di blocchi rocciosi sulla risposta dinamica di un sistema di protezione con sacchi di sabbia

    I sacchi di sabbia di grandi dimensioni rappresentano da sempre una risorsa immediata per interventi temporanei in zone esposte alla caduta massi, ma il loro impiego sistematico come barriere protettive non ha mai ricevuto un quadro progettuale codificato. Un gruppo di ricerca composto da Nabeela Maheen, Kazuhide Sawada, Daisuke Ueda, Hayashi Motoyuki e Takahiro Yoshikawa ha affrontato il tema su Geotechnics (Vol. 6, Pages 51, doi: 10.3390/geotechnics6020051), sviluppando una simulazione numerica del comportamento dinamico di un sistema di protezione in sacchi di sabbia sottoposto a impatto di blocco roccioso.

    Il vuoto progettuale sulle barriere temporanee

    Il materiale ammortizzante tradizionale in questo ambito è la sabbia, impiegata come strato tampone in sistemi di protezione consolidati. L’uso di sacchi di grandi dimensioni come strutture protettive temporanee, invece, non è stato finora oggetto di studio sistematico e resta privo di linee guida di progetto. Il disagio operativo è concreto: dopo eventi naturali che compromettono le infrastrutture, le opere provvisionali contro la caduta massi vengono realizzate senza riferimenti prestazionali condivisi.

    La ricerca si inserisce proprio in questo ambito, con l’obiettivo di caratterizzare la risposta dinamica di un sistema di sacchi di sabbia durante lavori di restauro temporaneo successivi a un disastro naturale.

    Un modello FEM calibrato su prove in scala reale

    La base metodologica è un modello numerico agli elementi finiti che simula il comportamento dei grandi sacchi di sabbia sotto impatto. La fiducia nei risultati non si fonda sulla sola coerenza matematica: la validazione è stata condotta confrontando le uscite del modello con i dati sperimentali di una prova a scala reale. I parametri assunti come riferimento per la verifica sono quattro grandezze chiave della dinamica dell’urto:

    • velocità dell’impattatore;
    • accelerazione;
    • profondità di penetrazione;
    • spostamento dei sacchi di sabbia.

    La coincidenza tra simulazione e sperimentazione su queste quantità costituisce il presupposto per estendere l’analisi oltre le condizioni testate in laboratorio.

    Analisi parametriche sulla risposta dinamica

    Una volta validato, il modello è stato impiegato per analisi previsionali volte a esplorare la risposta dinamica e le caratteristiche di assorbimento energetico del sistema al variare delle condizioni di esercizio. Le variabili prese in esame riguardano sia il mezzo che la configurazione della barriera:

    • densità della sabbia di riempimento;
    • velocità dell’impattatore;
    • altezza d’impatto;
    • numero di sacchi disposti nella direzione dell’impatto.

    Attraverso questa matrice di casi lo studio delinea come l’energia del blocco in caduta venga dissipata in funzione della configurazione adottata, fornendo un quadro quantitativo finora assente per questa tipologia di opera provvisionale.

    Verso criteri prestazionali per murature di sacchi

    Il valore della ricerca sta nell’impalcato analitico che ne deriva. I risultati costituiscono una base per l’elaborazione di linee guida di tipo prestazionale (performance-based) dedicate alla progettazione di muri in sacchi di sabbia impiegati come sistema temporaneo di protezione dalla caduta massi. Per il progettista operativo si tratta di un primo passo verso la trasformazione di una pratica empirica consolidata in una scelta dimensionale motivata, verificabile e riconducibile a grandezze fisiche misurate.

  • Influenza dei metodi di stagionatura sulle proprietà meccaniche di travi in calcestruzzo prodotte mediante tecniche di costruzione additiva

    Le proprietà meccaniche del calcestruzzo stampato in 3D dipendono non solo dalla miscela, ma anche da come il getto indurisce. Su Construction Materials (Vol. 6, pag. 33, doi: 10.3390/constrmater6030033) Eric J. Faierson, Benjamin D. Nelson ed Elizabeth S. Poblete hanno confrontato tre metodi di cura, evidenziando un aspetto che chi lavora sull’Additive Construction conosce bene: la fessurazione da indurimento è il vero punto critico, più che la resistenza a compressione.

    Il programma sperimentale

    Lo studio ha coinvolto due miscele concrete per stampa tridimensionale, caratterizzate dalla presenza o assenza di fibre di vetro alcaline_resistenti (AR glass fibers). Per la verifica delle prestazioni sono stati stampati travetti destinati alla prova di flessione, mentre da altre deposizioni sono stati estratti carote per determinare la resistenza a compressione e quella a trazione indiretta (split tensile). Le condizioni di indurimento confrontate erano tre: cura all’aria, cura con copertura in plastica e cura mediante spruzzatura d’acqua.

    Dopo il ciclo di cura, i travetti sono stati analizzati anche sotto il profilo della fessurazione, con una verifica della dimensione e della posizione delle creste per ciascuna combinazione di miscela e metodo di cura.

    Modulo di flessione: risultati differenziati

    Sui travetti privi di fibre la copertura in plastica ha prodotto i valori più alti di modulo di flessione, mentre la cura all’aria si è confermata la condizione meno favorevole. Con le fibre AR il quadro resta simile: i travetti curati sotto plastica presentano moduli di flessione superiori a quelli curati all’aria. Fa eccezione la cura a spruzzo, che ha dato risultati anomali su una delle serie: un valore di modulo risulta superiore a quelli ottenuti con la cura in plastica, l’altro inferiore a quelli della cura all’aria. Un dato che invita a prudenza nell’uso di questa tecnica di indurimento in assenza di ulteriori approfondimenti.

    Resistenze a compressione e trazione indiretta

    Le prestazioni a 28 giorni si sono rivelate relativamente stabili. Le resistenze a compressione ricadono in un intervallo ristretto, tra circa 19,3 e 22,1 MPa (2800 e 3200 psi), mentre quelle a trazione indiretta oscillano tra circa 1,7 e 2,0 MPa (240 e 290 psi). Va segnalato che alcune prove hanno mostrato una dispersione rilevante dei dati.

    Conseguenza pratica: né la presenza delle fibre AR né il tipo di cura hanno esercitato un’influenza apprezzabile su compressione e trazione indiretta. In termini di dimensionamento, la scelta della strategia di indurimento non sembra quindi pilotare queste due grandezze.

    Il controllo della fessurazione da cura

    Dove l’effetto si fa marcato è sulla fessurazione. L’aggiunta di fibre AR e l’uso della copertura plastica durante l’indurimento riducono significativamente numero, larghezza e profondità delle creste derivanti dal processo di cura. La cura sotto plastica si è dimostrata la più efficace: le creste formate in questa condizione risultano estremamente fini, con effetti nulli o trascurabili sulle proprietà meccaniche.

    Per chi opera nella stampa tridimensionale di calcestruzzo, il messaggio operativo è chiaro: la gestione dell’indurimento va progettata con attenzione, perché determina la qualità superficiale e l’integrità fessurativa degli elementi depositati, mentre le resistenze di base restano governate dalla miscela.

  • Entropia di Shannon dei dati di emissione acustica corretti per la valutazione del danno in travi in calcestruzzo armato rinforzate con CFRP: dal taglio fragile alla rottura diffusa

    Il crollo fragile per taglio in travi in c.a. carenti di staffe rappresenta uno dei meccanismi di collasso più insidiosi, soprattutto in presenza di azioni dinamiche. Un intervento con FRP a base carbonio può modificare radicalmente questo comportamento, spostando la risposta dalla rottura improvvisa a un meccanismo più duttile. Capire come e dove il danno si distribuisce dopo il rinforzo è però tutto un altro problema, ed è qui che l’emissione acustica, opportunamente corretta e processata con l’entropia di Shannon, offre una chiave di lettura. È il percorso seguito da Sena Tayfur e Ninel Alver in uno studio pubblicato su Construction Materials (MDPI, Vol. 6, pag. 35, doi: 10.3390/constrmater6030035).

    Il problema: travi criticali a taglio e complessità dei meccanismi di danno

    In una trave in c.a. con riserva limitata di armatura trasversale, il taglio si manifesta con rottura brusca, senza preavviso. L’applicazione di laminati o tessuti CFRP punta a trasformare questa frattura fragile in un collasso più graduale, ma il prezzo da pagare è una maggiore complessità diagnostica: fessurazione del calcestruzzo, debonding dell’interfaccia e rottura delle fibre possono coesistere e sovrapporsi. I metodi di prova convenzionali faticano a discriminare tra questi meccanismi e a seguire la loro evoluzione nel tempo.

    La metodologia: ampiezze corrette ed entropia di Shannon

    Il monitoraggio sperimentale è stato condotto su due provini: una trave di riferimento, criticala a taglio, e la sua controparte rinforzata con CFRP. In entrambi i casi la tecnica di indagine è l’emissione acustica, che registra l’energia elastica rilasciata dalle sorgenti di danno durante il caricamento.

    Il punto metodologico centrale riguarda la qualità del dato. Le ampiezze AE misurate in superficie sono attenuate lungo il percorso di propagazione, e analizzare i segnali grezzi significa lavorare su un’immagine distorta del fenomeno. Prima dell’analisi, le ampiezze attenuate sono state quindi corrette per ricostruire i valori reali alle sorgenti. Sui dati così ripuliti è stata applicata l’analisi entropica basata sull’entropia di Shannon, un approccio che sintetizza in un indice la distribuzione e l’organizzazione dei meccanismi di danno attivi.

    Risultati: due signature di danno nettamente diverse

    Sulla trave di riferimento, l’andamento dell’entropia calcolata sui dati corretti evidenzia in modo inequivoco la rottura a taglio: cadute improvvise del valore entropico segnalano una omogeneizzazione del danno, cioè la concentrazione del fenomeno in un meccanismo dominante che precede il collasso fragile.

    Il quadro cambia completamente nella trave rinforzata. L’entropia rimane elevata e varia dinamicamente su un intervallo di freccia molto più ampio. Questo comportamento indica che il CFRP ridistribuisce il danno su una regione estesa della trave e che meccanismi differenti, debonding e rottura delle fibre oltre alla fessurazione del calcestruzzo, sono attivi simultaneamente anziché in sequenza. La transizione da un collasso localizzato a un danneggiamento distribuito trova così una conferma quantitativa direttamente nei segnali acustici.

    Implicazioni per la diagnostica strutturale

    Per chi opera nel monitoraggio e nella valutazione di strutture rinforzate, lo studio conferma due punti operativi. Il primo: la correzione dell’attenuazione non è un passaggio accessorio, ma condizione necessaria perché l’analisi entropica rifletta le sorgenti reali di danno. Il secondo: l’andamento temporale dell’entropia può fungere da marcatore distintivo tra comportamento fragile e duttile, con potenziale utile nelle campagne di AE su elementi criticali a taglio sottoposti a rinforzo FRP.

    Lo studio di Tayfur e Alver dimostra che la combinazione tra ampiezze AE corrette e analisi entropica permette di leggere la differenza tra un danno che si concentra e un danno che si distribuisce, con ricadute dirette sulla valutazione dell’affidabilità degli interventi di rinforzo al taglio.

  • Arcol aiuta SERA Architects a potenziare la collaborazione nel design architettonico

    Lo studio di architettura e urban design SERA Architects, attivo sulla West Coast statunitense, ha riorganizzato il proprio modo di condurre i progetti di masterplan adottando Arcol, una piattaforma cloud di tipo BIM 2.0 che supporta la collaborazione multiutente in tempo reale. Il caso riguarda una fase delicata del processo progettuale, la progettazione preliminare, dove la gestione frammentata degli strumenti e il controllo delle versioni incidono concretamente su tempi e qualità del lavoro.

    Da un workflow frammentato a un modello unico

    Prima dell’adozione della piattaforma, lo studio gestiva la fase preliminare con un mix di strumenti tra cui SketchUp, Rhino e Revit. Questo approccio richiedeva frequenti scambi di file, gestione delle versioni e tracciamento manuale dei dati. Ogni modifica progettuale comportava l’aggiornamento di fogli di calcolo per ricalcolare metriche come superfici utile e numero di unità, mentre le presentazioni ai clienti erano prevalentemente statiche e richiedevano intervenire in modo significativo dopo ogni sessione di revisione.

    SERA ha quindi applicato Arcol a un progetto di masterplan ad uso misto di 80 acri, con un programma restrittivo e più scenari di sviluppo da esplorare.

    Collaborazione simultanea sul modello

    L’ambiente “multiplayer” cloud della piattaforma ha permesso a più di quattro membri del team di lavorare contemporaneamente sullo stesso modello, con le modifiche apportate da un progettista immediatamente visibili agli altri. Secondo quanto dichiarato da Arcol, questo ha eliminato i colli di bottiglia legati alla proprietà del file singolo e ha consentito l’esplorazione parallela delle opzioni di progetto sull’intero sito.

    “Invece di saltare tra cinque strumenti diversi e passare file in giro, tutto vive in un unico posto”, spiega Josh Cabot, project architect e senior associate di SERA. “Tutto il team e i clienti possono lavorare nello stesso ambiente senza sincronizzazioni né fogli di calcolo tenuti da parte.”

    Revisioni in tempo reale con il cliente

    Sempre secondo la piattaforma, un beneficio rilevante riguarda il coinvolgimento del committente. Al posto di PDF o slide statiche, SERA ha condiviso link live del modello accessibili dal browser: i clienti potevano consultare le proposte correnti, inserire commenti contestuali e vedere le modifiche e il loro impatto sulle metriche di progetto in tempo reale, durante le sessioni di revisione.

    “Se un cliente fa una richiesta, possiamo apportare la modifica dal vivo e lui vede immediatamente l’impatto di quella modifica. È un tipo di presentazione completamente diverso”, dichiara Cabot.

    Verifica rapida degli scenari

    La piattaforma ha inoltre supportato la verifica rapida delle alternative: i team potevano duplicare gli schemi, generare varianti in ore anziché giorni e confrontare gli scenari affiancati tramite tavole di presentazione basate su template che si aggiornavano automaticamente al evolvere del progetto.

    “Per me, il valore di Arcol sta nella velocità di verifica e nella possibilità di definire un ampio spettro di rese di sviluppo, così da poter concentrare più energie sulla parte del processo che enfatizza il placemaking”, afferma Spencer West, associate e urban design project manager di SERA. “Arcol permette di iterare rapidamente in base ai vincoli del sito e alle opportunità individuate, facendo emergere il potenziale di resa nelle fasi iniziali.”

    Il caso documenta come l’uso di un ambiente cloud collaborativo possa modificare la gestione dei dati tecnici nella progettazione preliminare, riducendo il ricorso a fogli di calcolo manuali e alle presentazioni statiche. Le affermazioni sui benefici derivano dalle dichiarazioni della piattaforma e dello studio, e vanno lette in questo contesto.

  • PlanRadar lancia agenti AI per la gestione dei cantieri edili

    PlanRadar consente ai propri clienti di costruire agenti dedicati tramite prompt in linguaggio naturale, da impiegare per automatizzare flussi di lavoro sulla piattaforma. In alternativa alla configurazione personalizzata è disponibile una raccolta di agenti predefiniti. Il caso descritto in modo più puntuale è quello dell’agente di risposta, dedicato alla gestione delle RFI (Request for Information), con un tempo di prima risposta che scende da ore a minuti.

    Agenti personalizzati e agenti predefiniti

    Le modalità di uso sono due. La prima prevede la creazione di agenti costruiti sui processi del singolo cliente attraverso prompt in linguaggio naturale. La seconda consente di attingere a una collezione di agenti già pronti messa a disposizione da PlanRadar. In entrambi i casi la funzione indicata è l’automazione di flussi di lavoro all’interno della piattaforma.

    Come opera l’agente di risposta

    L’agente di risposta si inserisce nel ciclo delle RFI e lavora in tre passaggi:

    1. legge la RFI in ingresso;
    2. cerca le informazioni pertinenti nei documenti del progetto;
    3. redige una risposta indicando la fonte esatta da cui il contenuto proviene.

    Il beneficio quantificato riguarda la tempestività: il tempo necessario per arrivare a una prima risposta alla richiesta passa da ore a minuti.

    La citazione della fonte

    L’aspetto tecnico più rilevante del funzionamento descritto è l’indicazione della fonte esatta: la risposta prodotta non si limita al contenuto, ma lo aggancia al documento di progetto da cui l’informazione è stata ricavata. Chi riceve la risposta può così risalire alla base documentale utilizzata e controllare il riferimento prima di adottarlo. In un flusso in cui la risposta deve poggiare sulla documentazione di progetto, questo aggancio esplicito rende il contenuto verificabile prima dell’invio.

    Collocazione operativa

    Oltre al caso delle RFI, la possibilità di definire agenti via prompt in linguaggio naturale estende l’automazione ad altri flussi di lavoro scelti dal cliente, oppure consente di utilizzare direttamente gli agenti predefiniti della raccolta PlanRadar. Per chi gestisce processi di progetto e di cantiere, l’automazione descritta interessa le fasi a maggiore intensità documentale del ciclo di una richiesta: lettura della richiesta, ricerca nelle informazioni di progetto e stesura della risposta, con la tracciabilità della fonte come controllo a valle.

  • Infrastructures, Vol. 11, Pagina 298: Definizione di un Sistema di Monitoraggio Meccanico di Riferimento In Situ per Pavimentazioni Asfaltiche Mediante Sensori di Deformazione Incorporati

    Diciassette punti di carico disposti in pattern incrociato per verificare dove e come misura un sensore estensimetrico interrato, finestre di osservazione a scarico per separare la risposta termica da quella meccanica, un fitting logaritmico limitato ai primi 200 s di recupero: sono i tasselli di un protocollo di base pensato per il monitoraggio in situ delle pavimentazioni bituminose. A definirlo è un lavoro pubblicato sulla rivista Infrastructures (vol. 11, pag. 298) da Jon Zubizarreta-Azcuna, Rubén Machín-Ledesma, Pierre-Yves Clermont, Jon Ander Almandoz-Garmendia e Jose Luis Vilas-Vilela (doi: 10.3390/infrastructures11090298).

    Perché una base di riferimento in situ precede ogni indicatore di invecchiamento

    Una pavimentazione bituminosa evolve meccanicamente per tutta la vita di servizio: carichi veicolari, variazioni di temperatura, umidità e invecchiamento dei materiali agiscono in modo progressivo e combinato. Gli estensimetri incorporati nello strato consentono di leggere questo comportamento direttamente in opera, ma esiste un ostacolo metodologico. La risposta del sensore è fortemente condizionata da variabili sperimentali che, se non identificate, rendono privo di significato qualunque confronto temporale. Prima di costruire indicatori di ageing affidabili su orizzonti pluriennali occorre quindi fissare una condizione di riferimento documentata: è lo scopo del lavoro, che definisce un impianto di monitoraggio meccanico di riferimento fondato su trasduttori estensimetri resistivi.

    Piattaforma sperimentale: trasduttori KM-100HAS in tratta di prova

    La strumentazione impiega trasduttori estensimetri resistivi modello KM-100HAS, incorporati in una tratta di prova in miscela bituminosa. La caratterizzazione è stata condotta mediante campagne di prova in campo controllate, articolate su due piani distinti. Il monitoraggio passivo, eseguito in assenza di carico, serve a stimare la sensibilità del sistema al fattore termico. Le prove meccaniche statiche di carico e recupero descrivono invece il comportamento sotto azione e nella fase successiva allo scarico. L’abbinamento delle due modalità è ciò che permette di ripulire il segnale: senza la conoscenza della deriva termica, la deformazione registrata durante una prova risentirebbe anche di effetti estranei al carico.

    Il test a 17 punti per validare posizione e orientamento

    Prima verifica del protocollo, immediatamente dopo la costruzione: accertare che ciascun sensore si trovi effettivamente dove era stato previsto e con l’orientamento corretto. Lo strumento utilizzato è una procedura di carico a 17 punti disposti secondo uno schema a croce. L’esito è netto. La posizione di applicazione del carico condiziona fortemente la risposta estensimetrica misurata, e questo delimita il campo di validità di ogni confronto futuro: la stessa struttura, caricata con geometrie diverse, produce segnali non direttamente sovrapponibili. Senza questa mappatura iniziale, una variazione del segnale negli anni potrebbe riflettere una differente disposizione del carico anziché una reale evoluzione del materiale.

    Sensibilità deformazione-temperatura e correzione termica

    Le finestre di monitoraggio a scarico sono state analizzate per stimare la sensibilità deformazione-temperatura del sistema misurato. La dipendenza risulta doppia: varia con il livello di temperatura e con la posizione del sensore lungo la tratta. Di conseguenza, la correzione termica da applicare alle prove statiche di carico e recupero è stata costruita a partire proprio da queste osservazioni, anziché assunta come parametro uniforme per l’intera sezione di misura. Per chi organizza campagne su pavimentazioni strumentate, questo è l’aspetto che incide maggiormente sulla qualità dei dati.

    blog200: la pendenza logaritmica come descrittore del recupero

    Sul versante meccanico, l’interpretazione delle prove statiche segue una procedura unificata. Il ramo di recupero viene normalizzato e interpolato con una legge logaritmica limitata ai primi 200 s, dalla quale si ricava la pendenza blog200, assunta come descrittore della forma del recupero e risultata coerente tra le prove effettuate. Il legame con la grandezza di più immediata lettura, la percentuale di recupero raggiunta dopo 10 minuti, si è dimostrato fortemente lineare, con ( R^2 = 0.855 ). In pratica, il descrittore ricavato nei primi 200 secondi sintetizza l’informazione del recupero a dieci minuti.

    Il valore del lavoro sta meno nel singolo sensore e più nella sequenza metodologica: validazione geometrica dei trasduttori, caratterizzazione termica a scarico, prova meccanica con interpretazione normalizzata. Un flusso replicabile, che fornisce un protocollo di base standardizzato per il monitoraggio delle pavimentazioni bituminose e della loro evoluzione meccanica. La premessa necessaria perché i dati rilevati oggi restino confrontabili con quelli misurati tra anni.

  • Valutazione dell’Ambiente Termico per il Raffreddamento a Basso Consumo Energetico nei Data Center con Raffreddamento ad Aria: Misurazioni, Simulazione CFD e Modelli Predittivi

    Gli ambienti termici dei data center raffreddati ad aria restano uno dei punti critici della gestione energetica degli edifici tecnici: la distribuzione non uniforme delle temperature nell’aria, tra alimentazione degli armadi e ritorno verso le unità di climatizzazione, determina direttamente i consumi del sistema di cooling. Su questo tema è stato pubblicato uno studio sulla rivista Buildings, volume 16, articolo 3857, dedicato alla valutazione dell’ambiente termico finalizzata al raffreddamento efficiente nei data center air-cooled, con un approccio che integra misure sperimentali, simulazioni CFD e modelli predittivi.

    Tre strumenti complementari per la caratterizzazione termica

    Il percorso metodologico si articola su tre livelli. Il primo è la campagna di misurazione, necessaria per acquisire dati reali del campo termico-fluidodinamico nell’ambiente server, dalle temperature dell’aria in ingresso alle apparecchiature fino ai comportamenti delle unità di trattamento aria. Le misure forniscono il riferimento sperimentale su cui calibrare le fasi successive dell’analisi.

    Il secondo livello riguarda la simulazione fluidodinamica computazionale. La modellazione CFD consente di ricostruire la distribuzione delle grandezze termiche e di velocità all’interno della sala, evidenziando fenomeni che la strumentazione puntuale non riesce a catturare in modo esaustivo, come ricircoli locali, cortocircuiti tra aria fredda e aria calda e zone di stazionamento del flusso. In un data center air-cooled questi effetti condizionano la temperatura effettiva di alimentazione degli IT e, di conseguenza, il funzionamento dei sistemi di climatizzazione.

    Il terzo elemento è il modello predittivo, sviluppato per stimare il comportamento termico dell’ambiente a partire dalle informazioni derivate da misura e simulazione. L’obiettivo è disporre di uno strumento in grado di anticipare le condizioni operative, riducendo la necessità di ricorrere sistematicamente a campagne sperimentali o a simulazioni complete per ogni variazione di carico o di assetto impiantistico.

    Implicazioni per la gestione del cooling

    La combinazione dei tre approcci risponde a un’esigenza concreta di chi gestisce infrastrutture di calcolo: capire dove e perché l’aria non si comporta come previsto dal progetto, e intervenire sul raffreddamento senza compromettere le condizioni termiche ammissibili per le apparecchiature. Una valutazione accurata dell’ambiente termico permette di agire sui set point e sull’organizzazione dei flussi d’aria, con ricadute dirette sull’energia assorbita dal sistema di cooling.

    Per il progettista o il consulente tecnico che si occupa di edifici tecnologici, il valore del lavoro sta nel quadro metodologico: misure verificate sul campo, un modello CFD per la visione spaziale completa del campo termico e uno strumento predittivo per le analisi di scenario. Una catena di questo tipo è applicabile anche nella fase di verifica di sale server esistenti, dove la sola lettura dei dati impiantistici non basta a descrivere ciò che accade tra pavimento tecnico e bande di ritorno aria.

    Un riferimento per gli studi sul tema

    La pubblicazione, collocata nel volume 16 di Buildings, si inserisce nel filone delle ricerche che affrontano l’efficienza dei data center partendo dalla fisica dell’ambiente interno piuttosto che dalla sola ottica impiantistica. Per chi lavora su integrazione tra monitoraggio, fluidodinamica numerica e modelli di previsione, lo studio rappresenta un contributo di riferimento sull’uso combinato di queste tre tecniche nel contesto del raffreddamento ad aria.

    Il tema resta attuale: con l’aumento delle densità di potenza nelle sale IT, la capacità di prevedere e controllare il campo termico diventa una competenza sempre più richiesta a chi progetta e gestisce queste infrastrutture.

  • Criteri pratici per la classificazione dei suoli espansivi soggetti a variazioni del contenuto d’acqua ai fini della progettazione geotecnica e del calcolo dei cedimenti, dei ritiri e dei sollevamenti

    Nessun indice di plasticità, nessun contenuto in argilla, nessuna semplice combinazione di parametri intrinseci basta a prevedere la pressione di gonfiamento di un’argilla attiva. A questa conclusione giunge Ernest Daniel Olinic in uno studio pubblicato su Geotechnics (vol. 6, articolo 52; doi: 10.3390/geotechnics6020052), costruito mettendo a confronto i metodi classificativi più diffusi nella pratica con le misure dirette di pressione di gonfiamento ricavate in edometro.

    Il messaggio non è che gli indici servano a poco. È che descrivono un potenziale, non il comportamento che il terreno assumerà in sito. Sul piano del calcolo la differenza pesa: le stime di sollevamento e di ritiro richiedono grandezze quantificabili, non classi di appartenenza.

    Parametri intrinseci e parametri di stato: due piani da tenere distinti

    I terreni espansivi cambiano volume al variare dell’umidità. Dietro questo fenomeno coesistono però due questioni diverse, che conviene non fondere. La prima riguarda il potenziale di gonfiamento e di ritiro insito nel materiale, legato alla sua natura. La seconda riguarda la risposta effettiva del deposito nelle condizioni specifiche di sito, legata al suo stato.

    • Parametri intrinseci: contenuto in argilla, indice di plasticità, indice di attività. Descrivono il potenziale.
    • Parametri di stato: porosità, contenuto d’acqua. Governano il comportamento reale.

    La distinzione ha conseguenze operative immediate. Se gli indici di laboratorio dicono soltanto che il terreno può gonfiarsi o ritirarsi, la quantificazione del moto atteso va cercata altrove, e in primo luogo nello stato attuale del terreno.

    Quasi 600 prove edometriche contro i metodi classificativi

    La verifica è impostata come un confronto diretto: da un lato i metodi classificativi a indice singolo e a indici multipli correntemente impiegati, dall’altro le pressioni di gonfiamento determinate sperimentalmente. Il database comprende quasi 600 prove su argille attive naturali prelevate in quattro siti differenti della Romania.

    L’esito è netto. Per i suoli e le condizioni di sito considerati, nessun parametro intrinseco, preso da solo o accoppiato a un altro, correla in modo affidabile con la pressione di gonfiamento. Ciò non svuota gli indici del loro valore come segnali di potenziale, ma ne espone i limiti ogniqualvolta si tratti di quantificare. In questa prospettiva i parametri di stato forniscono indicazioni più significative sulla risposta attesa.

    Pressione indipendente dalla saturazione: un concetto mutuato dai suoli collapsibili

    Per ancorare l’analisi a un riferimento interpretativo viene introdotto un concetto ripreso dalla meccanica dei suoli collapsibili: la pressione indipendente dalla saturazione (sip, saturation-independent pressure). È il livello di tensione oltre il quale i comportamenti del terreno saturo e del medesimo terreno a umidità naturale convergono. Sotto tale soglia lo stato idrico discrimina la risposta del terreno; al di sopra, cessa di farlo.

    Doppia curva edometrica per sollevamenti e ritiri

    La parte applicativa riguarda il calcolo degli spostamenti. Il metodo proposto si fonda sulle curve di comprimibilità ricavate da doppie prove edometriche e consente di stimare, con lo stesso impianto, il sollevamento dei fondamenti in conseguenza della saturazione e il ritiro associato all’essiccazione. Un solo schema di calcolo, dunque, per i due versi del fenomeno: l’umidità che sale e l’umidità che scende.

    Screening preliminare: la misura a 12,5 kPa

    Il risultato più immediatamente spendibile in fase preliminare riguarda la scrematura. Tra la pressione di gonfiamento e la deformazione specifica di gonfiamento misurata sotto un carico iniziale di 12,5 kPa esiste una correlazione forte, con un coefficiente di determinazione R² compreso tra 0,79 e 0,86. Una determinazione edometrica a basso carico basta quindi per individuare rapidamente, e a costo contenuto, le argille attive potenzialmente problematiche, riservando le indagini più approfondite ai casi segnalati dal filtro.

    Per chi redige relazioni geotecniche resta una sintesi operativa: gli indici classificativi vanno letti come segnali d’allerta sul potenziale del terreno; le quantità necessarie al calcolo vanno cercate nelle misure dirette e nei parametri di stato, con la doppia curva edometrica come schema di stima e la prova a basso carico come primo livello di filtraggio.

  • Prova su modello e caratteristiche di portanza di bulloni di ancoraggio precompresso nelle gallerie

    Il diametro di deformazione ammissibile di una galleria in roccia tenera può aumentare sensibilmente quando il sostegno passa da un approccio passivo a uno attivo: nella prova su modello fisico condotta da Zihao Wang e Zeqi Zhu e pubblicata su CivilEng (Vol. 7, pag. 19, doi: 10.3390/civileng7010019), l’adozione di bulloni di ancoraggio precomessi ha portato la capacità portante di progetto del sistema galleria-sostegno a valori superiori del 127,3% rispetto alla configurazione non sostenuta e del 31,6% rispetto ai bulloni ordinari.

    Il problema del sostegno attivo nelle gallerie in roccia tenera

    Il controllo delle grandi deformazioni nelle gallerie scavate in formazioni rocciose tenere rappresenta da tempo una criticità per la progettazione di opere linearie in profondità. I sistemi di sostegno attivo, che precomprimono l’ammasso circostante anziché limitarsi a contrastarne il cedimento, stanno trovando applicazione crescente proprio in questo ambito. Restava però aperta una questione quantitativa: quanto, in termini misurabili, il precompressione dei bulloni incrementi realmente le prestazioni del sistema di sostegno e la sua interazione con la roccia.

    A questa lacuna si aggiungeva un limite metodologico. Le prove su modello di piccola scala, spesso impiegate in laboratorio, faticano a restituire la legge di portamento sinergico tra sostegno e ammasso circostante, ossia quel meccanismo per cui il bullone non lavora isolatamente ma mobilizza la resistenza della roccia profonda.

    Un sistema di prova su grande scala con prototipo ferroviario ad alta velocità

    Lo studio ha preso come prototipo una galleria ferroviaria a doppio binario per linee a 350 km/h, dimensionando un sistema di prove su modello strutturale di grande scala. La campagna sperimentale è strutturata su tre condizioni di lavoro a confronto:

    • galleria senza sostegno;
    • sostegno con bulloni di ancoraggio ordinari;
    • sostegno con bulloni di ancoraggio precomessi.

    Durante ogni prova è stato monitorato l’intero processo di rottura del modello e la risposta meccanica della struttura di sostegno, con rilevazione della capacità portante, delle caratteristiche di deformazione e della distribuzione dello sforzo assiale nei bulloni. Questo impianto ha permesso di quantificare in modo diretto il meccanismo di sostegno attivo e l’effetto di rafforzamento portante dei bulloni precomessi.

    Capacità portante: i numeri del confronto

    I risultati sperimentali delimitano con precisione il contributo del precompressione. A fronte di un incremento del 127,3% rispetto alla galleria non sostenuta e del 31,6% rispetto ai bulloni ordinari in termini di capacità portante di progetto, la capacità ultimata segue lo stesso andamento, con aumenti rispettivamente del 120,0% e del 43,5%.

    Particolarmente significativo il dato sulla rigidezza secante nella fase iniziale di carico: 80,0 kPa/mm per il modello con bulloni precomessi, un valore cinque volte superiore a quello del sostegno con bulloni ordinari. Questo comportamento iniziale rigido si riflette sulla contenuta della deformazione plastica precoce dell’ammasso, la fase più delicata nell’avanzamento del fronte di scavo.

    Utilizzo del materiale e distribuzione degli sforzi assiali

    Il secondo elemento distintivo emerge dal regime di lavoro dei bulloni. Al raggiungimento della capacità portante di progetto, la tensione di trazione nei bulloni precomessi si colloca tra il 40,2% e il 69,8% del carico ultimato a trazione del materiale. La distribuzione dello sforzo assiale risulta inoltre più uniforme rispetto ai bulloni ordinari, che mostrano un tasso di utilizzo delle proprietà meccaniche del materiale decisamente inferiore.

    La conseguenza meccanica è chiara: il precompressione consente di mobilitare appieno il potenziale portante della roccia profonda, realizzando quella portanza sinergica tra sostegno e ammasso circostante che le prove su piccola scala non riuscivano a evidenziare. Il bullone non si limita a sostenere, ma trasferisce lo stato di compressione alla roccia, coinvolgendola nel meccanismo resistente.

    Riferimenti quantitativi per la progettazione

    Per il progettista di opere sotterranee, il valore dello studio risiede nella quantificazione sperimentale di grandezze difficilmente deducibili con la sola modellazione numerica: incremento della capacità portante, rigidezza secante iniziale, campi di tensione di esercizio nei bulloni rispetto al loro limite. Questi dati forniscono una base sperimentale e un riferimento teorico per la progettazione delle applicazioni ingegneristiche dei bulloni precomessi nelle gallerie in roccia tenera.

    La conferma sperimentale che un tasso di utilizzo del materiale fino a circa il 70% sia raggiungibile senza eccedenze locali di tensione apre spunti concreti anche in fase di verifica degli ancoraggi, dove la distribuzione degli sforzi assiali lungo il bullone costituisce spesso il punto critico del dimensionamento.

  • Indagine sperimentale su elementi esagonali e quadrati in composito cementizio armato con tessuti e sui relativi sistemi di connessione

    Passare da quattro a sei strati di rinforzo tessile basta a innalzare la capacità portante fino al 56% in compressione, al 104% in trazione e al 216% in trazione diagonale. Sono i numeri che sintetizzano l’indagine sperimentale condotta da Aras Arslan, Mustafa Gencoglu e Arastoo Khajehdehi su elementi compositi cementizi armati con tessile (TRC) di geometria esagonale e quadrata, pubblicata sulla rivista Construction Materials (doi: 10.3390/constrmater6030036).

    Provini TRC: tessile in vetro resistente agli alcali e tre tecniche di fabbricazione

    La campagna sperimentale ha coinvolto provini a pianta esagonale e quadrata, prodotti incorporando quattro o sei strati di tessile in fibra di vetro resistente agli alcali (AR) all’interno di una malta cementizia modificata. La messa in opera è stata eseguita secondo tre modalità di fabbricazione, denominate pull, pour e roll. Il programma di prove ha sottoposto entrambe le geometrie a tre condizioni di sollecitazione: compressione verticale, trazione verticale e trazione diagonale.

    Da quattro a sei strati: gli incrementi misurati sulle tre condizioni di carico

    L’aumento del numero di strati migliora in modo significativo la risposta strutturale, con effetti differenziati secondo la sollecitazione. Il passaggio da quattro a sei strati, corrispondente a un incremento del 50% del rinforzo, produce i guadagni riassunti di seguito.

    Risposta strutturale Incremento misurato
    Capacità portante a compressione fino al 56%
    Capacità portante a trazione 104%
    Capacità a trazione diagonale 216%
    Duttilità circa tra il 20% e il 42%
    Capacità di dissipazione energetica fino al 266%

    Il guadagno più marcato si registra sulla trazione diagonale, dove la resistenza cresce fino al 216%; seguono la trazione assiale e la compressione. L’effetto non si limita alla resistenza: la duttilità migliora in un intervallo compreso indicativamente tra il 20% e il 42%, mentre la capacità di assorbimento e dissipazione energetica arriva a triplicarsi e oltre.

    Giunti tra elementi esagonali: connettori in fibra PVA e morsetti in acciaio

    La valutazione si estende ai nodi di collegamento. Nei giunti tra provini esagonali sono stati provati connettori compositi armati con fibre di alcol polivinilico (PVA) ed elementi di tipo morsetto in acciaio, sollecitati in trazione verticale e taglio laterale. In nessuna configurazione si è verificata la rottura degli organi di connessione, esito che ne conferma rigidezza, resistenza e duttilità adeguate.

    Modelli agli elementi finiti tridimensionali validati

    Sul piano numerico, il lavoro comprende modelli agli elementi finiti tridimensionali validati, sviluppati per simulare la risposta dei provini esagonali. La componente di calcolo affianca così la base sperimentale, mettendo a disposizione uno strumento di simulazione della risposta degli elementi esagonali in TRC.

    Applicazioni previste: tamponamenti, rivestimenti e pannelli sandwich

    L’equilibrio tra resistenza, duttilità e capacità di assorbimento energetico orienta il sistema verso applicazioni quali pareti tamponanti, rivestimenti e pannelli sandwich.

    Risposta sperimentale documentata su tre condizioni di carico, giunti che non hanno ceduto in nessuna prova e modelli FEM validati: un quadro che fornisce una base concreta per chi valuta l’impiego di compositi cementizi armati con tessile in elementi da parete.