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  • Effetti simultanei dell’aggregato fine di perlite e del fumo di silice sulle proprietà fisiche delle malte cementizie leggere

    Sostituire con perlite il 100% dell’aggregato fine di una malta di cemento porta la resistenza a compressione a perdere fino al 78% rispetto alla miscela di riferimento. È il caso limite delle famiglie di impasti da Pe-20% a Pe-100%, studiate da Mortada Sabeh Whwah, Mushtaq Sadiq Radhi, Anmar Dulaimi, Luís Filipe Almeida Bernardo e Tiago Pinto Ribeiro in un lavoro pubblicato su CivilEng (doi: 10.3390/civileng6030051).

    La campagna misura gli effetti simultanei dei due costituenti su compressione, flessione, densità, assorbimento d’acqua e conduttività termica, ricostruendo la curva di compromesso tra leggerezza, isolamento e prestazioni meccaniche. Un compromesso che il fumo di silice riesce in parte a riequilibrare.

    Il fumo di silice come freno alle perdite di resistenza

    All’aumentare della percentuale di perlite la resistenza cala in modo marcato, coerentemente con la bassa densità e la natura leggera di questo aggregato, che si trasferiscono direttamente alla matrice. L’aggiunta di fumo di silice nei dosaggi da SF-20% a SF-100% agisce da contrappeso: le perdite di compressione si riducono a un intervallo compreso tra il 18% e il 71%.

    Il contributo del microcomponente si esprime anche nel tempo, con un incremento di resistenza che matura durante l’invecchiamento della malta.

    Resistenze a compressione e flessione: l’entità dei cali

    Proprietà Miscele Pe Miscele SF
    Perdita massima di resistenza a compressione 78% da 18% a 71%
    Perdita massima di resistenza a flessione 40% 36%

    Sul piano flessionale le differenze si assottigliano: gli impasti con perlite arrivano a perdere fino al 40%, quelli con fumo di silice si fermano al 36%. Sulla compressione, invece, l’intervallo delle perdite si sposta sensibilmente verso il basso con l’aggiunta del fumo di silice.

    Densità in calo e assorbimento d’acqua in crescita

    La densità decresce in modo regolare al crescere della sostituzione, fino al massimo di riduzione del 57% registrato su Pe-100%. A generare il calo è la porosità intrinseca della perlite, che però ha un costo: nella stessa miscela l’assorbimento d’acqua sale del 327% rispetto al riferimento.

    Con l’aggiunta di fumo di silice (SF-100%) l’aumento si limita al 181%, un risultato che conferma il ruolo del componente nel raffinare la struttura dei pori.

    Conduttività termica ridotta fino all’82%

    Il guadagno sull’isolamento nasce dalla stessa origine della perdita meccanica. La conduttività diminuisce all’aumentare del contenuto di perlite per effetto dei vuoti che si formano nella matrice: il valore più basso si registra su Pe-100%, con una riduzione dell’82% rispetto al riferimento. Anche le miscele con fumo di silice restano sotto il riferimento, con riduzioni comprese tra il 37% e l’81%.

    SF-60%, il dosaggio identificato come ottimale

    La valutazione congiunta di resistenza, densità, assorbimento d’acqua e comportamento termico individua in SF-60% la miscela con il profilo più bilanciato. Tre valori ne riassumono le caratteristiche:

    Proprietà Valore
    Resistenza a compressione 4.4 MPa
    Conduttività termica 0.28 W/(m·K)
    Densità 1089 kg/m³

    Impieghi previsti: muratura non portante, blocchi leggeri, pannelli isolanti

    Con questi livelli prestazionali la collocazione naturale è fuori dalle strutture portanti: unità da muratura non portante, blocchi leggeri e pannelli isolanti, contesti in cui pesano ridotto peso ed efficienza termica più che capacità resistente. I risultati forniscono in questo senso un riferimento pratico per la progettazione di malte leggere e sostenibili destinate a costruzioni ad alta efficienza energetica.

    Per chi deve selezionare dosaggi in questo ambito la lettura dei dati è diretta: la perlite costruisce leggerezza e isolamento, il fumo di silice contiene le perdite meccaniche e l’assorbimento d’acqua. SF-60% segna il punto in cui i due effetti si compensano meglio.

  • Comportamento assiale di pilastri in calcestruzzo armato rinforzati mediante jacketing in calcestruzzo geopolimerico autocompattante e confinamento esterno in FRP

    Efficienza di confinamento a livello di materiale e capacità assiale assoluta sono due metriche che, nel rinforzo delle colonne in cemento armato, non coincidono. A metterle a confronto è l’indagine sperimentale, numerica e analitica condotta da Talal Athobaiti, Osama Youssf, Mohamed Mortagi e Ahmed M. Tahwia, pubblicata su Infrastructures (doi: 10.3390/infrastructures11080272). L’avvolgimento con polimero fibrorinforzato al carbonio (CFRP) conduce le tensioni assiali ultime normalizzate fino a valori compresi tra 98 e 108 MPa sulle sezioni quadrate e rettangolari, mentre le colonne con giacca in calcestruzzo geopolimerico autopompante (SCGC) raggiungono le capacità di carico assolute più alte dell’intero programma di prova, fino a 8270 kN.

    Dodici colonne tra quattro gruppi e tre geometrie

    Il programma sperimentale si basa su dodici provini ripartiti in quattro gruppi: colonne in calcestruzzo armato (RC) convenzionale di riferimento, colonne in SCGC non confinate, colonne con giacca in SCGC (CONF. SCGC) e colonne avvolte con CFRP (CONF. FRP). Le sezioni trasversali indagate sono tre: quadrata da 177 × 177 mm, rettangolare da 265 × 177 mm e circolare con diametro di 200 mm. Ripetere le stesse geometrie sui diversi gruppi consente di confrontare i sistemi a parità di forma sezionale e di isolare il contributo del materiale da quello del dispositivo di confinamento.

    SCGC al posto del calcestruzzo convenzionale

    Il primo effetto della sostituzione del calcestruzzo tradizionale con il geopolimero autopompante riguarda la capacità di deformazione. A parità di sezione quadrata, lo spostamento assiale ultimo passa da 2,07 mm della colonna di riferimento RC C1 a 3,21 mm del corrispondente provino SCGC C1. Migliora anche la resistenza: in termini di tensione assiale ultima normalizzata, i provini SCGC non confinati si collocano tra 56 e 64 MPa, mentre le colonne RC della medesima geometria si fermano tra 41 e 49 MPa. Il guadagno, riferito al livello del materiale, corrisponde a fattori compresi tra 1,30 e 1,49.

    Giacca in SCGC: il primato delle capacità assolute è questione di sezione

    I carichi più elevati della campagna appartengono alle colonne ingessate. Il provino CONF. SCGC C2 arriva a 8270 kN, con rigidezza massima di 5531 kN/mm e assorbimento di energia pari a 19.740 kN·mm. Riportando i risultati a tensione normalizzata, però, il quadro si ridimensiona: le sezioni quadrate e rettangolari con giacca si attestano tra 45 e 47 MPa, livelli sostanzialmente sovrapponibili a quelli delle colonne RC di riferimento, e la circolare rileva 43 MPa, in linea con la medesima tendenza. I guadagni di carico assoluto discendono quindi principalmente dall’ingrandimento della sezione, più che da un incremento intrinseco della resistenza del materiale: alla prestazione concorrono l’aumento delle dimensioni trasversali e il confinamento passivo mobilitato dalla giacca.

    CFRP: l’efficienza di confinamento più alta sul materiale

    Sul fronte dell’efficienza rapportata al materiale nessuna configurazione avvicina l’avvolgimento in fibra di carbonio. Nelle geometrie quadrate e rettangolari i provini avvolti raggiungono tensioni assiali ultime normalizzate tra 98 e 108 MPa, con guadagni da 2,01 a 2,41 volte rispetto alle colonne RC non confinate di identica sezione. È il rapporto di incremento più favorevole registrato nella campagna quando la misura viene riferita al materiale di partenza.

    Il modello non lineare in ABAQUS e le stime analitiche

    Accanto alle prove, l’indagine si avvale di un modello agli elementi finiti tridimensionale non lineare sviluppato in ABAQUS, impostato con il modello costitutivo Concrete Damaged Plasticity e con interazioni tra superfici trattate mediante zone coesive. L’accordo con i risultati sperimentali risulta stretto: i rapporti medi tra previsione numerica e misura sono pari a 1,03 per il carico ultimo e a 0,96 per lo spostamento. Il modello analitico fornisce invece stime conservative della capacità assiale.

    Tensioni assiali ultime normalizzate a confronto

    La tabella riassume i valori di tensione assiale ultima normalizzata registrati nelle prove per ciascuna configurazione.

    Configurazione Tensione assiale ultima normalizzata
    Colonne RC di riferimento da 41 a 49 MPa
    SCGC non confinata da 56 a 64 MPa
    Giacca in SCGC, sezioni quadrate e rettangolari da 45 a 47 MPa
    Giacca in SCGC, sezione circolare 43 MPa
    Avvolgimento CFRP, sezioni quadrate e rettangolari da 98 a 108 MPa

    La lettura d’insieme separa con nettezza i due strumenti di rinforzo. L’avvolgimento in CFRP esprime la migliore efficienza di confinamento rapportata al materiale; la giacca in SCGC consegue le capacità di carico assolute più elevate grazie alla combinazione di allargamento sezionale e confinamento passivo, e configura una strategia potenzialmente più sostenibile dal punto di vista ambientale per il consolidamento di colonne in cemento armato esistenti. La scelta dipende, quindi, dalla priorità dell’intervento: rendimento del confinamento sul materiale oppure capacità assoluta della sezione rinforzata.

  • Panasonic lancia lo scanner Lidar da 12.600 dollari

    Panasonic ha presentato @mapper, uno scanner laser portatile per la mappatura di ambienti interni concepito per ridurre tempi e costi nella creazione di modelli 3D di edifici esistenti. Il sistema si basa su un sensore di tipo Lidar con portata indicata fino a 60 metri, abbinato a un tablet per la visualizzazione dei dati acquisiti: l’operatore raccoglie la geometria degli spazi percorrendoli a piedi, senza i montaggi statici ripetuti tipici degli scanner terrestri su treppiede. La commercializzazione è prevista per fine gennaio 2026, al prezzo indicativo di 2 milioni di yen per unità, equivalente a circa 12.600 dollari.

    Acquisizione continua in movimento

    Il principio operativo si discosta da quello dei rilievi convenzionali: mentre l’operatore si sposta all’interno dell’edificio, lo scanner registra in continuo la geometria spaziale e compone progressivamente una mappa tridimensionale dell’ambiente. Panasonic dichiara che una superficie di circa 5.000 metri quadrati può essere mappata in circa un’ora di camminata, contro la mezza giornata o più tipicamente necessaria con i flussi di lavoro tradizionali, che impongono di fermarsi e riposizionare l’apparecchiatura ogni 10-20 metri.

    Posizionamento di prezzo

    Panasonic presenta il listino previsto come pari a circa un quisto del costo delle apparecchiature professionali di scansione standard. Un termine di paragone più calibrato è tuttavia quello con il Leica BLK360 e con alcuni scanner SLAM, che si collocano intorno ai 20.000 dollari: una fascia di mercato con cui @mapper si trova a competere più direttamente che con i sistemi terrestri di fascia alta.

    Il problema della documentazione as-built

    Il target indicato sono in primo luogo i proprietari e i gestori di strutture industriali. In fabbriche datate, ospedali e immobili commerciali, le condizioni reali divergono spesso in modo sostanziale dagli elaborati originali, quando questi esistono. La costruzione di un modello digitale utilizzabile è in genere un prerequisito per interventi di ristrutturazione, retrofit o riorganizzazione degli spazi, ma viene frequentemente rimandata o omessa a causa dei costi e delle interferenze operative associate ai rilievi completi con scansione laser.

    Riducendo la barriera all’acquisizione degli interni, il dispositivo punta implicitamente a quel divario documentale: rilievi rapidi e più economici rendono più sostenibile mantenere aggiornati i modelli digitali delle strutture e generare le basi per progetti di adeguamento e riuso. Panasonic segnala anche possibili applicazioni nel campo della tutela e della conservazione, dove una documentazione rapida e non invasiva può supportare gli interventi di preservazione.

    Specifiche e interoperabilità non ancora definite

    Al momento mancano specifiche tecniche dettagliate su accuratezza, risoluzione, andamento della deriva e formati di output, e non è stato chiarito come i dati prodotti da @mapper potranno essere esportati verso ambienti CAD o BIM. Per i professionisti del settore AEC, questi elementi saranno determinanti per stabilire se il dispositivo è adatto a una documentazione di livello progettuale o se va interpretato come strumento di acquisizione rapida per visualizzazione, pianificazione e inventario patrimoniale.

    Prospettive

    Oltre all’impiego come strumento di documentazione degli edifici, la tecnologia di base ha implicazioni più ampie: i sensori lidar a basso costo sono componenti centrali nella robotica mobile e nei sistemi autonomi, e i miglioramenti nel rapporto prezzo-prestazioni dei lidar compatti potranno produrre ricadute al di fuori della mappatura di edifici.

    La domanda chiave resta se le dichiarazioni di Panasonic su velocità, costo e copertura si tradurranno in una qualità dei dati adeguata ai flussi di lavoro reali di progettazione e retrofit. In caso positivo, @mapper potrebbe occupare uno spazio intermedio emergente tra le telecamere a profondità di fascia consumer e gli scanner terrestri laser professionali di fascia alta.

  • Valutazione dello stato di carico statico degli isolatori elastomerici laminati mediante la tecnica dell’impedenza elettromeccanica

    Un carico assiale crescente lascia un’impronta riconoscibile nello spettro di conduttanza elettrica di un appoggio in gomma laminata strumentato con elementi piezoelettrici: i picchi delle curve tendono a innalzarsi e l’indice RMSD cresce in modo monotono rispetto allo stato iniziale. È il quadro sperimentale documentato in un lavoro pubblicato su Infrastructures (MDPI, doi 10.3390/infrastructures11100348), firmato da Honglei Mei, Binze Wang, Jiayuan Qian, Huijuan Chang, Bohan Ma, Fei Wang e Jing Zhou e dedicato alla valutazione dello stato di carico statico degli appoggi elastomerici laminati con la tecnica dell’impedenza elettromeccanica.

    Uno stato di carico critico, pochi metodi per misurarlo

    Lo stato di carico statico degli appoggi da ponte è determinante per la sicurezza strutturale, eppure le tecniche di rilevamento efficaci restano scarse. Da questa lacuna prende le mosse la ricerca, che propone un approccio di valutazione in laboratorio fondato sull’impedenza elettromeccanica (EMI, Electromechanical Impedance) e applicato ad appoggi in gomma laminata.

    Nel metodo EMI un elemento piezoelettrico accoppiato alla struttura fa parte di un sistema elettromeccanico la cui risposta elettrica rispecchia lo stato meccanico dell’insieme. Lo spettro di conduttanza misurato sul trasduttore diventa così una grandezza osservabile, correlata alle condizioni di carico dell’appoggio.

    Il disegno sperimentale: tre variabili e un indicatore statistico

    Il programma di prove prevede caricamenti statici con acquisizione dei segnali secondo il metodo ad impedenza. L’impostazione è costruita per isolare l’influenza di tre fattori sul segnale di conduttanza elettrica: l’entità del carico applicato, la geometria dell’elemento ceramico piezoelettrico e lo schema di connessione del circuito.

    La valutazione dello stato portante non si affida a un singolo valore di picco, ma agli indicatori statistici estratti dalle curve spettrali di conduttanza. Il parametro principale è il Root Mean Square Deviation (RMSD), che quantifica lo scostamento dello spettro acquisito rispetto a quello registrato sul sensore nello stato integro.

    Conduttanza e carico: un legame sistematico

    L’impedenza elettromeccanica accoppiata degli appoggi varia in modo sistematico con il carico statico. I picchi delle curve di conduttanza mostrano una tendenza generale alla crescita, intervallata da eccezioni locali occasionali. Più significativo ai fini del monitoraggio è l’andamento dell’RMSD: calcolato sul sensore integro, l’indice cresce in maniera monotona al crescere del carico. Nel setup di laboratorio esaminato, la sensibilità della tecnica EMI alle variazioni del carico assiale risulta quindi dimostrata.

    Geometria del piezoelettrico e cablaggio pesano sulla sensibilità

    Forma e orientamento del trasduttore condizionano l’ampiezza della risposta. Tra le configurazioni esaminate, l’elemento rettangolare disposto in direzione longitudinale si è rivelato il più sensibile, con un valore massimo di RMSD pari al 36,6%, davanti agli elementi circolari e a quelli orientati trasversalmente.

    Incide anche la connessione elettrica. Per gli appoggi testati e per la sequenza di carico applicata, il collegamento diretto ha prodotto la sensibilità più elevata, mentre gli schemi in parallelo e in serie riducono la reattività della misura.

    Due riferimenti RMSD per gli appoggi D250

    Dai risultati viene costruita una prima scala di lettura per il sensore integro, articolata su due livelli di RMSD preliminari e indicativi, definiti in condizioni di laboratorio controllato per gli appoggi D250.

    Pressione Carico assiale RMSD indicativo, sensore integro
    2 MPa 90,5 kN circa 3,5%
    10 MPa 452 kN circa 12,5%

    L’ambito di validità è quello dichiarato: valori di riferimento ricavati in laboratorio, su specifici appoggi e lungo una determinata sequenza di caricamento. L’estensione ad altri contesti non rientra nello studio.

    Il contributo più solido per la pratica resta la quantificazione, su un caso di laboratorio delimitato, del legame tra carico assiale e risposta di impedenza di un appoggio laminato: una base di partenza per lo sviluppo del monitoraggio non distruttivo dello stato di salute degli appoggi da ponte.

  • Geotessili a base di giacinto d’acqua (Eichhornia crassipes) come soluzione basata sulla natura per la protezione delle sponde fluviali nel Delta del Mekong in Vietnam

    Ridurre dal 35 al 40% l’altezza significativa dell’onda incidente e mantenere la torbidità dell’acqua sotto i 50 FTU, contro gli 800 registrati lungo una sponda nuda: questi, in sintesi, i numeri con cui un tappeto vegetale ottenuto dal giacinto d’acqua si è comportato in laboratorio come difesa spondale. La ricerca, firmata da Nguyen Quoc Bang, Dinh Van Duy, Tran Van Ty, Cu Ngoc Thang, Nigel K. Downes e Hitoshi Tanaka, è pubblicata su CivilEng, vol. 6, pag. 55, DOI 10.3390/civileng6040055.

    Dal giacinto d’acqua, specie invasiva, a materia prima antierosione

    L’erosione spondale nel Delta del Mekong vietnamita (VMD) mette sotto pressione terreni agricoli, infrastrutture e insediamenti. Le difese ricorrenti puntano su geotessili sintetici o rivestimenti in calcestruzzo, soluzioni costose e con effetti ambientali disturbanti. Il gruppo di lavoro ha seguito una strada diversa, valorizzando Eichhornia crassipes, il giacinto d’acqua (water hyacinth, WH), pianta acquatica invasiva e ampiamente disponibile nel territorio. Dalla pianta si ricavano tappeti biodegradabili a basso costo, proposti come soluzione basata sulla natura (nature-based solution, NbS) per protezioni di sponda su scala contenuta. La sperimentazione ha inoltre un primato: è la prima a verificare tappeti di WH minimamente lavorati in condizioni di marea simulate nel VMD.

    Sedimenti e moto ondoso: le due prove idrauliche

    Il programma di laboratorio copre tre verifiche: capacità di ritenzione dei sedimenti, riduzione dell’energia ondosa e durabilità meccanica in cicli bagnato-asciutto. Sulla prima il tappeto agisce direttamente sulla risospensione: nello scenario privo di protezione la torbidità raggiunge 800 FTU, mentre in presenza del geotessile vegetale il valore scende sotto i 50 FTU.

    La seconda verifica riguarda il moto ondoso. L’attenuazione dell’energia trasmessa si riflette in una riduzione delle altezze d’onda significative tra il 35 e il 40%, con conseguente alleggerimento del carico a cui la sponda resta esposta. Un comportamento che, se confermato sul campo, diventa il parametro determinante per dimensionare la protezione nelle fasce soggette a marea.

    Trazione e allungamento dopo cicli bagnato-asciutto

    La tenuta meccanica è stata valutata sottoponendo i campioni a cicli bagnato-asciutto, condizione che riproduce l’alternanza di immersione ed emersione tipica delle zone a marea. Le prestazioni discriminano due variabili: geometria di tessitura e rivestimento. La configurazione a spina di pesce (fish bone) con rivestimento adesivo esprime la resistenza a trazione più alta della campagna, 8,36 kN/m dopo 12 cicli bagnato-asciutto. I campioni privi di rivestimento vanno in direzione opposta: l’allungamento arriva fino al 61,67%, a fronte di una maggiore flessibilità del manufatto. Due comportamenti distinti, che mostrano come la scelta tra tessitura rivestita e nuda pesi sul bilancio tra resistenza e deformabilità.

    I numeri chiave della campagna

    Grandezza misurata Valore Condizione di prova
    Torbidità dell’acqua 800 FTU Sponda senza protezione
    Torbidità dell’acqua Inferiore a 50 FTU Sponda con geotessile WH
    Altezza d’onda significativa Riduzione dal 35 al 40% Con geotessile WH
    Resistenza a trazione massima 8,36 kN/m Tessitura fish bone con rivestimento adesivo, dopo 12 cicli bagnato-asciutto
    Allungamento massimo 61,67% Campioni non rivestiti

    Biodegradazione e verifica in campo: le tappe mancanti

    Gli esiti di laboratorio sostengono la fattibilità dei geotessili di giacinto d’acqua come soluzione basata sulla natura estendibile a scala più ampia nei delta tropicali esposti all’erosione. Il passaggio all’applicazione richiede però tre approfondimenti: la validazione su scala di campo, la quantificazione dei tassi di biodegradazione e l’ottimizzazione delle prestazioni per applicazioni di lunga durata. In un materiale biodegradabile la curva di degrado nel tempo diventa il parametro che definisce la durata utile: la resistenza misurata dopo 12 cicli bagnato-asciutto fotografa il comportamento a quella sollecitazione, mentre la vita reale del manufatto dipenderà dalla velocità con cui la fibra vegetale si degrada nell’ambiente di posa.

    Resta da confermare sul campo quello che la cella di laboratorio ha già indicato: che un’infestante acquatica possa diventare, con lavorazione minima, materia prima per difese spondali economiche e biodegradabili.

  • Analisi del potenziamento dell’integrità flessionale in travi continue in cemento armato mediante corde in polimero rinforzato con fibre di basalto (BFRP) con tecnica NSM: approccio sperimentale e numerico

    Un incremento di capacità flessionale compreso tra il 18 e il 44% rispetto agli elementi non trattati, con scarti predittivi contenuti tra lo 0,125% e il 7,3%: sono i numeri che sintetizzano la campagna sperimentale dedicata alle travi continue in calcestruzzo armato rinforzate con corde in polimero rinforzato con fibre di basalto (BFRP), applicate a incollaggio entro ferite superficiali secondo la tecnica near-surface mounted (NSM).

    Lo studio, firmato da Mu’tasim Abdel-Jaber, Rawand Al-Nsour e Ahmed Ashteyat, è stato pubblicato su CivilEng, Vol. 6, pag. 58 (DOI: 10.3390/civileng6040058). L’oggetto dell’indagine è il comportamento flessionale di travi continue a due campate, osservato sotto un doppio profilo: il rafforzamento di elementi prima della messa in carico e la riabilitazione di travi già danneggiate.

    Sei travi tra 20 e 32 MPa e due filosofie di intervento

    Il programma sperimentale poggia su sei travi in calcestruzzo armato continue a due campate, lunghe 4 m, realizzate con resistenze a compressione basse e medie, rispettivamente di 20 MPa e 32 MPa. Due esemplari sono stati rinforzati con le corde NSM-BFRP prima di qualsiasi applicazione di carico. Altri due hanno percorso la strada opposta: precaricati fino al 70% della propria capacità ultima, sono stati quindi riparati con la stessa tecnica, riproducendo la condizione di un elemento già sollecitato oltre il regime di servizio. I confronti prestazionali sono stati condotti rispetto ai provini di controllo.

    Quanto rende il rinforzo: capacità e duttilità

    L’effetto delle corde in BFRP sulla risposta flessionale emerge con chiarezza dai valori di sintesi. La capacità portante a flessione cresce dal 18 al 44% rispetto ai controlli. La duttilità migliora invece in misura differente a seconda dello scenario.

    Configurazione Incremento di duttilità
    Rinforzo con corde NSM-BFRP prima del caricamento circa 9-11%
    Riabilitazione dopo precarico al 70% della capacità ultima 13-20%

    Le prestazioni documentate riguardano tanto la capacità strutturale quanto il comportamento in esercizio, con effetti positivi anche sull’idoneità d’uso degli elementi trattati.

    Prove, modello FEM e calcolo analitico secondo ACI 440.2R-08

    La parte sperimentale è stata affiancata da un doppio binario di verifica: la modellazione agli elementi finiti e le valutazioni analitiche svolte seguendo le linee guida ACI 440.2R-08. Le curve carico-spostamento derivate dal modello numerico seguono da vicino i dati misurati in prova, con errori di previsione che restano nell’intervallo tra lo 0,125% e il 7,3%.

    Per chi impiega regolarmente analisi FEM nella verifica di elementi in calcestruzzo armato, la fascia di scarto rilevata offre un riferimento concreto sulla precisione attainibile nella previsione della risposta flessionale di travi continue con sistemi NSM.

    Rinforzo preventivo e recupero post-danno nella stessa indagine

    Il contributo specifico della ricerca risiede nella doppia angolazione: la medesima tecnica viene valutata sia come sistema di rafforzamento preventivo sia come strumento di riabilitazione di travi continue già danneggiate, restituendo un quadro comparativo diretto tra le due filosofie d’intervento. Nel panorama dei materiali per il retrofit, l’impiego delle fibre di basalto in matrice polimerica si inserisce nella diffusione di tecnologie sostenibili e ad alte prestazioni per l’ingegneria strutturale, e l’approccio viene qualificato come eco-efficiente.

    Con incrementi di capacità flessionale fino al 44%, guadagni di duttilità compresi tra il 9 e il 20% a seconda dello scenario e predizioni numeriche entro il 7,3% di scarto, le corde NSM-BFRP dispongono di un quadro sperimentale e numerico che i progettisti chiamati a intervenire su strutture esistenti possono assumere come riferimento documentale per valutazioni analoghe.

  • Buildings, volume 16, page 3895: Estimating Refuse Generation during the Erection of a Secondary School – An Empirical Investigation.

    Non è stato possibile generare l’articolo perché il contenuto della fonte non è presente nel prompt. Fornire il testo da rielaborare per procedere.

  • Previsione analitica della spinta attiva del terreno in pareti strette in terra stabilizzata meccanicamente (MSE) considerando gli effetti di volta

    La valutazione della spinta attiva su paratie costrette in spazi ristretti richiede da sempre attenzioni particolari: i metodi classici, basati su superfici di rottura lineari, tendono a perdere affidabilità quando la geometria del mancanto condiziona il comportamento del riempimento. Un contributo in questa direzione arriva da un lavoro di Farzaneh Farahbakhsh e Hadi Shahir, pubblicato sulla rivista Geotechnics (Vol. 6, Pages 19, doi: 10.3390/geotechnics6010019), che propone una soluzione analitica per la stima della spinta laterale in muri a terra rinforzata di larghezza ridotta, nota in letteratura come narrow MSE wall.

    Un modello analitico con superfici di rottura bilinee

    Il punto di partenza dello studio è la constatazione che gli approcci tradizionali per la stima della spinta attiva diventano inadeguati laddove i vincoli geometrici o gli effetti di archeggiamento assumono un peso determinante. I due autori hanno quindi sviluppato un metodo di tipo analitico per il calcolo delle tensioni nel terreno e nel geotessile di rinforzo, in cui l’effetto di archeggiamento viene esplicitamente incorporato.

    La formulazione adotta superfici di rottura bilinee e percorsi tensionali non lineari. È questa la differenza sostanziale rispetto ai metodi convenzionali, che si fondano su superfici di rottura lineari e restituiscono quindi un’immagine semplificata del comportamento reale del suolo. La soluzione proposta si applica alla determinazione della spinta laterale in muri MSE, ossia muri a terra meccanicamente stabilizzata, in configurazione di larghezza limitata.

    Confronto con dati di campo e prove in centrifuga

    La validazione del modello è stata condotta confrontando i risultati analitici con misure sperimentali di due nature diverse: dati provenienti da strutture reali in opera e risultati di prove in centrifuga. Secondo quanto riportato dagli autori, l’accordo tra previsione analitica e dati sperimentali risulta ottimo, un elemento che conferisce credibilità a un approccio che, per sua natura, semplifica il problema attraverso ipotesi di tipo teorico.

    Per il progettista di opere di sostegno rinforzate, la disponibilità di una soluzione chiusa ha un valore pratico immediato: consente di stimare in modo rapido la distribuzione delle spinte senza dover ricorrere sistematicamente a modelli numerici, pur restando la verifica con strumenti più articolati una prassi opportuna nei casi più complessi.

    Una distribuzione della spinta non lineare

    Il risultato più interessante della formulazione riguarda la forma del diagramma di spinta. La distribuzione della pressione orizzontale del terreno non è lineare: la spinta risulta nulla alla sommità e alla base del muro, mentre il massimo si colloca in un intervallo compreso tra 0,4 e 0,9 dell’altezza dell’opera. Una configurazione di questo tipo si discosta in modo netto dal diagramma triangolare classico della spinta attiva e ha conseguenze dirette sulla disposizione dei rinforzi e sulla verifica delle sezioni di muro più sollecitate.

    Attrito di interfaccia e larghezza del riempimento

    Due grandezze governano il comportamento secondo l’approccio proposto. La prima è l’attrito alle interfacce: quanto maggiore è l’attrito, tanto più marcato risulta l’effetto di archeggiamento e, di conseguenza, tanto minore è la spinta laterale trasmessa all’opera di sostegno. La seconda è la larghezza dello spazio disponibile per il riempimento: la riduzione di quest’ultima produce una diminuzione significativa della spinta.

    I due effetti, combinati, spiegano perché le narrow MSE walls possono raggiungere condizioni di equilibrio con spinte inferiori a quelle previste dai calcoli convenzionali. È il meccanismo dell’archeggiamento, attivato dall’attrito tra terreno e elementi di rinforzo e tra terreno e paramenti, a redistribuire le tensioni e a scaricare parzialmente il muro.

    Implicazioni per la pratica progettuale

    Per chi opera su opere di sostegno in contesti urbani, dove il mancanto disponibile è spesso ridotto dal presence di strutture esistenti, la formulazione offre uno strumento per quantificare quanto la restrizione geometrica influenzi le spinte di progetto. La conferma sperimentale, derivata sia da misure in opera sia da prove in centrifuga, fornisce un riscontro indipendente su cui fondare la verifica di casi reali.

    Lo studio è disponibile integralmente sulla rivista Geotechnics, in accesso aperto, all’indirizzo doi: 10.3390/geotechnics6010019.

  • Terreno di Otukpo per applicazioni di costruzione sostenibile: rivalutazione oltre i mattoni cotti

    Una somma di ossidi reattivi superiore al 93%, tenori di SO3 bassi e una perdita al fuoco di circa il 6%: questa la firma chimica delle terre di Otukpo, nello stato di Benue, in Nigeria, e il punto di partenza dello studio di John Audu, Sylvester Osuji e Okiemute Ogirigbo, pubblicato su Construction Materials (DOI 10.3390/constrmater6010001). L’indagine esamina quattro campioni rappresentativi, da OT1 a OT4, con un duplice obiettivo: verificare l’idoneità dei suoli alla produzione di mattoni crudi, quindi senza cottura, e il loro impiego come materiali cementizi supplementari, gli SCM.

    Il protocollo sperimentale è esteso. Fluorescenza a raggi X (XRF) e analisi termogravimetrica (TGA) per la composizione, distribuzione granulometrica (PSD) e diffrazione a raggi X (XRD) per la struttura del materiale, prove di compressione non confinata e su cubi per la risposta meccanica, quindi misure di ritiro e di assorbimento d’acqua. Un impianto che permette di incrociare chimica, mineralogia, granulometria e prestazioni sugli stessi materiali.

    Una fabbrica ferma da oltre trent’anni

    Lo sfondo è industriale prima che tecnico. L’impianto della Otukpo Burnt Brick Factory è inattivo da più di tre decenni, nonostante i ripetuti tentativi di riattivazione promossi dal governo. È dentro questo vuoto produttivo che si colloca la rivalutazione del suolo locale, lungo due direttrici a basso contenuto energetico: laterizi che escludono il ciclo di cottura e materiali pozzolanici da abbinare al cemento.

    Chimica e mineralogia dei quattro campioni

    I dati XRF restituiscono contenuti elevati di ossidi reattivi, con la somma SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 oltre il 93%, SO3 basso e una perdita al fuoco moderata, dell’ordine del 6%. Un assetto di questo tipo indica un forte potenziale pozzolanico. La diffrazione individua quarzo e caolinite come fasi mineralogiche dominanti, mentre i valori di pH, compresi tra 6,14 e 6,34, risultano coerenti con suoli di natura lateritica.

    Granulometria ampiamente entro i limiti ASTM C618

    Per un impiego come SCM la finezza conta quanto la composizione chimica. Sul setaccio da 45 µm i residui dei quattro campioni si collocano tra il 6,8% e il 17%, ben al di sotto del limite del 34% fissato dall’ASTM C618. Una granulometria spinta, peraltro, è condizione favorevole allo sviluppo delle reazioni pozzolaniche, così che il margine rispetto alla soglia normativa assume un valore prestazionale e non solo formale.

    Indici di attività: la selezione si restringe a OT3 e OT4

    Il discrimine arriva dalle prove meccaniche. Gli indici di attività, valutati sui campioni stabilizzati con 5% in peso di cemento oppure con idrossido di sodio, separano nettamente i materiali: solo OT3 e OT4 superano le soglie prescritte dalla normativa nigeriana NIS 693:2007 e da quella indiana IS 1725:2023. OT1 e OT2, invece, restano al di sotto dei valori di riferimento.

    Assorbimento d’acqua e ritiro: i limiti più stretti

    Il comportamento verso l’acqua segna il punto più critico della caratterizzazione. OT3 assorbe il 18,69%, OT4 il 19,04%: entrambi i valori soddisfano di misura i requisiti indiani, senza però raggiungere quelli nigeriani. Un comportamento riconducibile all’elevata porosità del materiale. Il ritiro lineare, dell’ordine del 14%, rispetta di misura la IS 1498.

    Impieghi ammessi: solo elementi non portanti

    Il bilancio premia OT3 e OT4, candidati credibili come SCM a basso consumo energetico e come base per mattoni non cotti. Il vincolo d’uso resta però netto: l’applicazione è ammessa unicamente per elementi non portanti, a meno che non si ricorra a un’ulteriore stabilizzazione. Per chi progetta o esprime pareri tecnici il confine è definito con precisione dai dati: qualsiasi estensione a impieghi strutturali presupporrebbe una stabilizzazione aggiuntiva del materiale.

    Due campioni su quattro superano le soglie normative sugli indici di attività e riportano all’attenzione una materia prima locale rimasta ai margini per decenni. I parametri chimici e granulometrici lasciano margini ampi; la variabile ancora aperta è la stabilizzazione, condizione necessaria per allargare gli impieghi oltre l’ambito non portante.

  • Studio parametrico delle risposte fisiche di travi a T in calcestruzzo armato rinforzate con polimeri fibrorinforzati di carbonio (CFRP) applicati con tecnica near-surface mounted (NSM) nella zona a momento negativo

    Un errore quadratico medio normalizzato che scende fino a 0,006 e rapporti tra valori sperimentali e numerici compresi tra 0,95 e 1,04: da questi margini di accordo prende avvio l’indagine pubblicata su CivilEng sul comportamento a flessione di travi T in calcestruzzo armato rinforzate con barre in CFRP near-surface mounted (NSM) nella zona a momento negativo.

    Su questa base, la campagna parametrica esplora quattro variabili di progetto, dal diametro delle barre alla tipologia di fibra del FRP, e restituisce incrementi di carico ultimo fino al 47,51% e guadagni di rigidezza superiori al 50%, al prezzo però di una duttilità in calo nelle configurazioni più spinte.

    Il modello non lineare e la verifica sui dati sperimentali

    L’oggetto dell’analisi è la risposta flessionale di travi T in calcestruzzo armato consolidate nella regione a momento negativo, dove la fibra superiore della sezione lavora a trazione: la condizione che si instaura in corrispondenza degli appoggi intermedi delle travature continue. Il rinforzo è realizzato con barre in polimero fibrorinforzato al carbonio applicate con tecnica NSM, che prevede l’alloggio delle barre in solchi ricavati nella copertura di calcestruzzo e la loro solidale connessione al supporto per adesione.

    Lo strumento di calcolo è un modello agli elementi finiti tridimensionale non lineare, costruito e poi verificato confrontando le previsioni con i dati delle prove. Due indicatori quantificano la qualità dell’accordo: l’errore quadratico medio normalizzato (NMSE), che raggiunge valori minimi pari a 0,006, e il rapporto tra risultato sperimentale e risposta numerica, variabile tra 0,95 e 1,04. Uno scostamento contenuto che legittima l’impiego del modello come banco di prova virtuale per la fase parametrica successiva.

    Le quattro variabili della serie parametrica

    La matrice di analisi ruota attorno a quattro parametri:

    • diametro delle barre CFRP, fatto variare da 6 a 10 mm;
    • resistenza a compressione del calcestruzzo;
    • rapporto di armatura longitudinale, portato fino al 2,90%;
    • tipologia di FRP, con CFRP, AFRP e BFRP a confronto.

    Per ogni combinazione il modello restituisce gli indicatori attorno a cui si articola la lettura dei risultati: carico ultimo, rigidezza e duttilità. È l’incrocio tra questi valori, più che il comportamento isolato della singola variabile, a definire il bilancio complessivo del rinforzo.

    Diametro delle barre: fino a 47,51% di carico ultimo in più

    Il parametro con l’effetto più marcato sul carico ultimo è il diametro. Il passaggio da barre da 6 mm a barre da 10 mm comporta incrementi del carico ultimo fino al 47,51%, con rigidezza che sale a 1,48 volte il valore di riferimento. Le due grandezze muovono nella stessa direzione e rendono la sezione della barra la leva più diretta quando l’obiettivo è alzare insieme capacità portante e rigidezza della trave rinforzata.

    Calcestruzzo e armatura: prestazioni in salita, duttilità in calo

    Gli altri due parametri disegnano uno schema ricorrente. L’aumento della resistenza a compressione del calcestruzzo porta miglioramenti della rigidezza che superano il 50,00%, ma il guadagno si riflette in una riduzione della duttilità. Anche l’armatura longitudinale segue la stessa traiettoria: con rapporti fino al 2,90% le travi raggiungono carichi di picco di 309,61 kN, mentre la capacità di deformazione diminuisce.

    In entrambi i casi, dunque, il guadagno di prestazione si accompagna a un comportamento meno deformabile della trave consolidata.

    CFRP, AFRP e BFRP: la scelta della fibra

    L’ultimo asse di confronto è il materiale. CFRP e AFRP si collocano sui valori superiori di resistenza e rigidezza; il BFRP presenta invece una combinazione più bilanciata tra resistenza e capacità di deformazione. La selezione tra le tre soluzioni dipende quindi dal peso relativo che il progetto assegna alla capacità portante rispetto alla deformabilità della sezione rinforzata.

    Numeri chiave della campagna parametrica

    Parametro Variazione analizzata Effetto sulla risposta
    Diametro barre CFRP da 6 a 10 mm carico ultimo fino a +47,51%; rigidezza 1,48 volte
    Resistenza a compressione del calcestruzzo aumento rigidezza oltre +50,00%; duttilità ridotta
    Armatura longitudinale fino al 2,90% carico di picco 309,61 kN; duttilità in calo
    Tipo di FRP CFRP, AFRP, BFRP CFRP e AFRP maggiori resistenza e rigidezza; BFRP equilibrio tra resistenza e deformabilità

    Per chi dimensiona rinforzi NSM su strutture esistenti, la serie di risultati offre valori quantitativi utili a orientare la scelta tra diametro delle barre, resistenza del calcestruzzo, quantità di armatura e tipo di fibra.

    Lo studio, intitolato Parametric Study of the Physical Responses of NSM CFRP-Strengthened RC T-Beams in the Negative Moment Region, è pubblicato su CivilEng, Vol. 6, pagine 56, e porta le firme di Yanuar Haryanto, Gathot Heri Sudibyo, Hsuan-Teh Hu, Fu-Pei Hsiao, Laurencius Nugroho, Dani Nugroho Saputro, Habib Raihan Suryanto ed Abel Earnesta Christopher Haryanto. L’articolo completo è disponibile tramite il doi 10.3390/civileng6040056.