Ing. Simona Di Nino - Relazione sull'attività di ricerca
SIMONA DI NINO, ricercatore a tempo determinato ex art. 24, co. 3, lettera a) Legge 240/2010, per il settore scientifico-disciplinare ICAR/08 – Scienza delle Costruzioni e Settore concorsuale 08/B2 – Scienza delle Costruzioni, nell’ambito del progetto PON AIM18CC183.
1. Obiettivi della ricerca
La ricerca è rivolta ad indagare tematiche riguardanti la modellazione costitutiva dei materiali e delle interfacce di contatto. In particolare essa riguarda lo sviluppo di modelli fisico–matematici, di tipo analitico e numerico, finalizzati alla definizione del comportamento meccanico di malte a base di calce, fibro–rinforzate, utilizzabili per il rinforzo strutturale di edifici storici.
2. Attività di ricerca svolte
La muratura non rinforzata è stato uno dei materiali da costruzione più utilizzati in tutto il mondo ed è ancora in uso in molte parti d'Europa. Tuttavia, è noto che la bassa resistenza a trazione rende queste strutture vulnerabili ad azioni sismiche sia nel piano che fuori dal piano. Per questo, molti studi di ricerca sono continuamente dedicati a sviluppare e migliorare: (a) modelli (micro- e macro-) per studiare il comportamento complesso (lineare e non lineare) degli edifici in muratura; (b) tecniche di rinforzo per il migliorarne del comportamento sismico. In particolare, il progetto di ricerca si rivolge prevalentemente ad una innovativa tecnologia di rinforzo che consiste in una malta rinforzata con fibre d'acciaio. In alternativa alle reti di rinforzo, il rivestimento in malta delle pareti murarie può essere rinforzato mediante fibre di acciaio distribuite casualmente nella matrice di malta (Figura 1(a)). L'adozione di questo materiale innovativo (noto come “Steel Fiber reinforced Mortar, SFRM”) è una tecnologia promettente sia per migliorare la risposta sismica di strutture in muratura non danneggiate, sia per la loro riparazione dopo un evento sismico. Ad oggi, la letteratura su questo argomento è costituita principalmente da prove sperimentali, che mostrano come l’applicazione di questo rinforzo produca aumenti di rigidezza, resistenza e duttilità.
Figure 1. (a) Steel Fiber reinforced Mortar, SFRM; (b) Test di compressione su parete muraria rinforzata e non tramite strati di SFRM.
Al contrario, la modellazione di SFRM e della sua interazione con le strutture murarie è piuttosto carente, e costituisce l’oggetto del progetto.
Le attività di ricerca riguardano:
1. Lo studio della letteratura relativa a: (a) Problematiche e modellazione di edifici in muratura e delle tecniche di rinforzo, tradizionali e diffuse; (b) Sperimentazione sulla tecnologia innovativa di rinforzo nota come “Steel Fiber reinforced Mortar (SFRM)”; (c) Modellazione di materiali compositi, con particolare riferimento alle tecniche di omogeneizzazione.
2. La modellazione, analitica e numerica, di strutture murarie prive di rinforzo, con focus sui legami costitutivi di materiali e strutture equivalenti e sulle interfacce di contatto.
3. Lo sviluppo di modelli matematici di omogeneizzazione applicati a materiali compositi, quali le pareti murarie rivestite da strati di SFRM (si veda Figura 2), insieme a modelli numerici agli elementi finiti.
4. La divulgazione dei risultati tramite pubblicazioni scientifiche e presentazioni a convegno.
Una parte delle attività è svolta in collaborazione con le due sedi estere interessate dal progetto di ricerca: (a) Faculté de Sciences et Technologie, Université Paris Est Créteil Val de Marne (UPEC), 61 avenue du Général de Gaulle, 94010 Créteil Cedex, France; (b) Faculty of Production Engineering, Warsaw University of Technology, Narbutta 85, 02– 524 Warsaw, Poland.
Figure 2. Schema di omogeneizzazione.
3. Prodotti della ricerca
Articoli pubblicati su riviste internazionali (indicizzate scopus)
[1] Di Nino, S., & Zulli, D. (2020). Homogenization of Ancient Masonry Buildings: A Case Study. Applied Sciences, 10(19), 6687.
Abstract (Tradotto): Con l'obiettivo di valutare i meccanismi dinamici locali e globali di un vasto e storico edificio in muratura, si propone qui un modello strutturale omogeneizzato, definiti tramite l’assemblaggio di piastre ortotrope, travi di Timoshenko e travi di puro taglio equivalenti. L'identificazione dei parametri costitutivi viene effettuata sulla base di raffinati modelli agli elementi finiti di porzioni edilizie, imponendo equivalenze energetiche o di spostamento con le corrispondenti versioni omogenee, a seconda della complessità degli schemi coinvolti. I risultati vengono confrontati con quelli forniti da indagini sperimentali, e aiutano a dare spunti e interpretazioni sul comportamento dinamico dell'edificio.
Articoli sottomessi a riviste internazionali (indicizzate scopus)
[1] Di Nino, S. (2021). Numerical investigations on infilled frames and predictive formulae. Engineering Structures. (UNDER REVIEW).
Abstract (Tradotto): Viene formulato un modello agli elementi finiti piano di sistemi di telaio tamponato. Si definisce un'interfaccia telaio-pannello, capace di trasferire solo forze di contatto normali di compressione. Si studia la complessa fenomenologia che interessa questi sistemi, con particolare attenzione alle condizioni di contatto/separazione che si verificano all'interfaccia. Confronti con risultati sperimentali e numerici di letteratura portano alla validazione e ne evidenziano le potenzialità. Infine, si eseguono analisi parametriche e si ricavano formule interpolanti per lunghezze di contatto telaio-parete e rigidezza globale in regime elastico.
Sommari presentati a convegno
[1] Di Nino, S., “Numerical investigations on infilled frames and predictive formulae”, XXIV Conference the Italian Association of Theoretical and Applied Mechanics, Roma, Italy, 15-19 September 2019.
4. Riferimenti bibliografici
Seguono alcuni riferimenti bibliografici utili circa la sperimentazione sull’oggetto della ricerca:
Sevil, T., Baran, M., Bilir, T., & Canbay, E. (2011). Use of steel fiber reinforced mortar for seismic strengthening. Construction and Building Materials, 25(2), 892-899.
Facconi, L., Conforti, A., Minelli, F., & Plizzari, G. A. (2015). Improving shear strength of unreinforced masonry walls by nano-reinforced fibrous mortar coating. Materials and structures, 48(8), 2557-2574.
Facconi, L., Minelli, F., Lucchini, S., & Plizzari, G. (2020). Experimental study of solid and hollow clay brick masonry walls retrofitted by steel fiber-reinforced mortar coating. Journal of Earthquake Engineering, 24(3), 381-402.
Lucchini, S. S., Facconi, L., Minelli, F., & Plizzari, G. (2020). Retrofitting unreinforced masonry by steel fiber reinforced mortar coating: uniaxial and diagonal compression tests. Materials and Structures, 53(6), 1-22.
