2017-2018
|
Thomas Reynolds is a Postdoctoral Research
Associate on the Leverhulme Trust sponsored Natural
Material Innovation project, and works in Michael Ramage's
Natural Materials and Structures research group. Tom graduated from the University of Oxford in
2005, and worked in engineering consultancy with White Young Green and Adams
Kara Taylor. He was involved in civil and structural engineering design for
projects ranging from a new sea lock in Swansea to the Masdar
Institute building with Foster and Partners in Abu Dhabi before deciding to
return to study for a PhD at the University of Bath in 2010. He then
continued there as a Research Associate on a one-year BRE-sponsored project
investigating the serviceability of tall timber buildings under static and
dynamic wind load. . |
Periodo trascorso al DACC
16 ottobre 2017 - 19 gennaio 2018
La ricerca al DACC
Indagini laboratoriali sulle connessioni per
edifici alti in legno
Negli
ultimi anni l'interesse per edifici multipiano in legno è aumentato e diversi
edifici medio-alti con struttura in legno sono stati progettati e costruiti. La
loro risposta dinamica laterale al carico del vento è un parametro importante
di cui tenere conto durante la loro progettazione. Tali effetti dinamici sono
particolarmente importanti in edifici in legno a causa della loro massa
ridotta, e le connessioni sono generalmente flessibili rispetto ai membri che
si connettono, e così contribuiscono in modo significativo alle proprietà
dinamiche della struttura.
La ricerca
intende quindi occuparsi, per mezzo di indagini sia numeriche che sperimentali,
dello studio di edifici multipiano in legno, in particolare concentrandosi sul
loro comportamento alle azioni del vento e verificando che siano rispettati gli
standard da normativa agli stati limite d’esercizio. Questa attività ha
quindi lo scopo di sviluppare tecnologie costruttive innovative, a partire dal
miglioramento delle tecniche a tutt’oggi adottate, al fine di migliorare
il sistema garantendo adeguate performance strutturali, bassi costi di
costruzione e di gestione del costruito. E’ a tal fine rilevante lo
studio dei sistemi di connessione delle strutture lignee, anche dal punto di
vista sperimentale, dal momento che influenzano notevolmente la resistenza, la
rigidezza laterale ed il grado di smorzamento alle oscillazioni
dell’edificio.
In
particolare, una connessione molto diffusa, tipo tassello, presenta rigidità
non lineari e dissipazione di energia, anche con carichi in comportamento
elastico, e questa non linearità influisce sulle proprietà delle strutture con
tali connessioni.
Infatti,
studi precedenti hanno dimostrato che ogni singolo connettore sotto carico
ciclico comporta con una riduzione della rigidità e un aumento della
dissipazione energetica con ampiezza crescente della vibrazione.
Sarà
pertanto necessario, a partire dal comportamento dei singoli dowel, già ben investigati in studi
precedenti, ricavare il comportamento di gruppi di dowels tenendo conto della mutua
interazione.
Obiettivi
La ricerca
ha come obiettivo l’innovazione e l’aggiornamento della tecnologia
degli edifici multipiano in legno mediante lo sviluppo di tecnologie innovative
di collegamento tra gli elementi e bassi costi di realizzazione e gestione. Il
raggiungimento degli obiettivi del progetto si basa sui seguenti
sotto-obiettivi:
1. analisi degli effetti strutturali
dell’azione del vento sugli edifici multipiano in legno, al fine di
garantire un livello di sicurezza e comfort coerente con gli standard da
normativa, soprattutto in termini di massime accelerazioni dovute a forti
turbolenze
2. caratterizzazione numerica e sperimentale
(quest’ultime da svolgere eventualmente anche in collaborazione con altri
centri di ricerca che già studiano i sistemi in legno) dei sistemi di connessione,
focalizzandosi in particolare sull’interazione tra groups
of dowel connections
Metodologia
La metodologia del progetto di ricerca si basa su un approccio
teorico-sperimentale articolato in varie attività, contenute nelle fasi sotto
riportate:
1. raccolta dei dati esistenti ed
individuazione dello stato dell’arte
Attività:
studio e schedatura della
letteratura specializzata per inquadrare lo stato attuale della conoscenza
delle succitate problematiche degli edifici multipiano in legno;
approfondimento delle tematiche di
ricerca attraverso la partecipazione a corsi specifici, conferenze, seminari
internazionali, ecc;
analisi e archiviazione dei dati
raccolti.
Finalità:
individuazione delle potenziali soluzioni tecnologiche da testare ed
analizzare nella successiva fase.
2. indagini numeriche e sperimentali
sugli edifici multipiano in legno
Attività:
prove sperimentali, ai fini della
caratterizzazione delle connessone e successivo impiego dei dati per la
calibrazione dei modelli numerici:
prove cicliche sui singoli sistemi
di connessione tradizionali;
prove cicliche sistemi di
connessione innovativa ad alta dissipazione;
prove cicliche su gruppi di dowel connections per
studiare la loro interazione.
Finalità:
caratterizzare compitamente i sistemi di connessione che determinano la
risposta strutturale degli edifici multipiano in legno.
Attività:
modellazioni numeriche per lo
studio:
degli effetti strutturali del vento
sulla struttura al variare delle soluzioni tecnologiche adottate;
della resistenza e rigidezza a sisma
e vento della struttura al variare dei sistemi di connessioni adottati.
Finalità:
individuazione delle soluzioni tecniche che garantiscono le migliori
performance strutturali a vento e sisma degli edifici multipiano in legno.
3. Elaborazione dei risultati della
ricerca
I risultati
dell’attività di ricerca verranno pubblicati in uno o più articoli
scientifici.
Risultati visiting professorship
Insegnamento
dal 16
ottobre 2017 al 19 gennaio 2018 Laboratorio
di progettazione 1: modulo Tecnologia dell'architettura
Relazione sull’attività svolta dal
prof. Thomas Reynolds
Il prof. Thomas Reynolds è stato Visiting Professor presso il DACC dal 16 Ottobre 2017 al 19 Gennaio 2018 svolgendo sia attività di ricerca (connessa al Progetto di Ricerca presentato "Indagini laboratoriali sulle connessioni per edifici alti in legno") presso il LABSCO, sia attività di didattica come docente incaricato del modulo di Tecnologia dell’Architettura (Icar/12) all’interno del Laboratorio Integrato 1 del Corso di Laurea Magistrale in Architettura per il Nuovo e l’Antico.
Il programma scientifico prevedeva l’effettuazione di una serie di prove di carico, fino ad arrivare a rottura per compressione di provini di legno lamellare, nei quali erano stati inseriti delle staffe di acciaio unite all’elemento ligneo tramite connettori “dowels” in acciaio. I provini esemplificano gli elementi di controventamento utilizzati nella realizzazione di grandi strutture in legno lamellare, in particolare edifici alti. L’obiettivo delle prove effettuate è di verificare le effettive prestazioni dei connettori in base alle accuratezze tipiche delle macchine a controllo numerico CNC con le quali sono lavorati gli elementi di legno rispetto alla precisione maggiore degli elementi di carpenteria metallica realizzati con macchine a taglio laser.
L’attività di ricerca prevista dal programma ha subito una serie di ritardi dovuti a ripetuti errori commessi dal fornitore dei materiali (elementi di legno e in carpenteria metallica) da testare. Il programma prevedeva di testare in un arco di circa 40 giorni elementi in legno e lamellare di differenti dimensioni, da un minimo di 408x75x36mm a un massimo di 1200x406x406mm con un numero di connettori compreso tra 1 e 70.
I test sugli elementi di più piccole dimensioni si sono regolarmente svolti. Quelli sugli elementi di maggiori dimensioni sono in progress – tutto il materiale è stato offerto a titolo gratuito, senza costi per l’università.
Al termine della campagna di prova viene organizzato un seminario per la presentazione dei risultati ottenuti e viene redatta una pubblicazione da sottoporre a una rivista internazionale sottoposta a referaggio scientifico.
Prof. Dario
Trabucco