Le travi in calcestruzzo hanno una maggiore resistenza agli impatti
Il Gruppo di ingegneria strutturale della Scuola di ingegneria civile presso l’Università politecnica di Madrid (UPM) ha concluso un progetto relativo all’analisi della resistenza all’impatto nel calcestruzzo, seguito da uno studio sul comportamento delle strutture di protezione esposte alla caduta di rocce.
Guidato dal professor Carlos Zanuy Sánchez, il Gruppo di ingegneria strutturale ha effettuato prove di impatto sulle travi con una macchina a caduta libera nel sStructures lLaboratory. Sviluppata da Servosis, la macchina è dotata di trasduttori di forza piezoelettrici con rondelle di carico CFW di HBM (CFW-190 e CFW-700), in grado di rilevare le forze con la massima precisione possibile. Le travi rinforzate in calcestruzzo tendono a non resistere ai carichi di taglio per via della minima capacità di assorbimento dell’energia durante l’impatto. Sono stati quindi eseguiti test per individuare il potenziale di miglioramento della resistenza con travi rinforzate in fibra di metallo.
Problema
Il Gruppo di ingegneria strutturale dell’Università politecnica di Madrid (UPM) esegue una serie di progetti di ricerca nel settore dell’ingegneria strutturale. Uno di questi progetti riguarda lo studio sulla resistenza agli impatti (derivati dalla caduta di rocce) del calcestruzzo rinforzato. Per condurre lo studio, il gruppo ha dovuto affidarsi alla più avanzata tecnologia per la misurazione e la registrazione di forze e accelerazioni.
Soluzione
Il laboratorio delle strutture (Laboratorio de Estructuras) all’Università di Madrid ha installato una macchina a caduta libera sviluppata dall'azienda Servosis. Questa macchina è dotata di trasduttori di forza piezoelettrici di tipo CFW di HBM (CFW-190 e CFW-700), ed è in grado di rilevare le forze con la massima precisione possibile.
Risultato
Grazie alla macchina a caduta libera con trasduttori CFW, i ricercatori della UPM sono stati in grado di eseguire i test necessari e arrivare alla conclusione che le travi in calcestruzzo rinforzato in fibra hanno una maggiore capacità di assorbimento dell’energia, quindi resistono meglio al carico di taglio.
Test con una macchina a caduta libera
I test sono stati eseguiti su sette diversi tipi di calcestruzzo e tre diversi tipi di fibra: 0 percento (senza fibra), 0,5 percento e 1 percento. Con una lunghezza di 2.000 mm e un formato rettangolare (125 mm di larghezza e 250 mm di altezza), le travi sono soggette a impatti da parte di una massa di acciaio da 200 kg (con un raggio di 29 mm nel punto di contatto), lasciata cadere da un'altezza di 1,75 m ad una velocità di 5,9 m/s. I risultati dei test sulla macchina Servosis equipaggiata con strumenti di test e misura HBM hanno rivelato che è possibile evitare lacune nella resistenza alla forza di taglio e migliorare la sicurezza a seconda del tipo di fibra. I trasduttori HBM hanno garantito la precisione necessaria per registrare l’impatto e le forze di reazione, con una precisione di 4,3 pC/N. Per verificare l'accelerazione verticale e il peso della palla di acciaio sono stati usati accelerometri piezoelettrici (PCB 353B14) con una precisione di 5 mV/g2.
Supporto personalizzato
Servosis e il Gruppo di ingegneria strutturale hanno scelto HBM grazie alla fiducia che hanno nei prodotti HBM e al supporto che i suoi specialisti danno quando serve sviluppare una soluzione in grado di rispondere a specifici requisiti di progetto. Come ha affermato Joaquín Gonzalo, CEO e direttore tecnico di Servosis, durante la costruzione della macchina a caduta libera:
“HBM ha guadagnato la nostra fiducia grazie ai suoi prodotti di prova e misura e alla sua collaborazione nella scelta dei prodotti giusti per ottenere i migliori risultati”.
Precisione e affidabilità
Gli innovativi prodotti HBM superano i rigidi requisiti in fatto di sicurezza, affidabilità e qualità per fornire una soluzione versatile e facile da installare. I grandi anelli piezoelettrici con forze nominali di 190 e 700 kN sono altamente capaci di resistere ai sovraccarichi senza perdere precisione o risoluzione. La verifica sperimentale è fondamentale per studiare la risposta degli elementi strutturali agli impatti.
“Questo progetto ci ha consentito di valutare la resistenza e la capacità di assorbimento dell’energia in termini quantitativi negli elementi testati. I sensori HBM hanno avuto un ruolo fondamentale nello studio, in quanto sono affidabili ad elevate frequenze di deformazione”, spiega il professor Zanuy Sanchez.
Questi trasduttori hanno anche vantaggi aggiuntivi dati dalla varietà di accessori, amplificatori di carico, sistemi di acquisizione dati e software di misura – ideali per creare una catena di misura completa. Dopo il grande successo dato dalla collaborazione su questo studio, HBM e il Gruppo di ingegneria strutturale dell’UPM intendono collaborare su altri progetti di ricerca in futuro.
Guarda questo video per vedere i test di impatto sulle travi con una macchina a caduta libera
Il cliente
Il Gruppo di ingegneria strutturale alla UPM
Il Gruppo di ingegneria strutturale alla UPM è parte del Department of Continuum Mechanics and Structures della Scuola di ingegneria civile presso l’Università politecnica di Madrid (UPM). Oltre a insegnare materie di base e avanzate nel programma di ingegneria strutturale presso la Scuola di ingegneria civile, il gruppo conduce anche progetti di ricerca nel settore dell’ingegneria strutturale. Punta anche a promuovere l’ingegneria strutturale come diramazione fondamentale dell’ingegneria civile e fornisce servizi specialistici sia al settore privato che pubblico.
Servosis
Fondata nel 1988, Servosis è una società spagnola che progetta, sviluppa e realizza macchine per test e sistemi elettronici e meccanici usati per il controllo della qualità e per l’analisi di materiali, servo sistemi, controllo dei macchinari e dei processi industriali, robot, sistemi di misura e acquisizione dati.