Affidabilità

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 13587 (2022) Citare questo articolo

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La maggior parte delle ricerche esistenti considera l'analisi numerica deterministica quando si tratta di modelli strutturali. Tuttavia, i risultati dei test rivelano che nella maggior parte dei casi esistono incertezze riguardo ad alcune considerazioni come la casualità dei materiali e la mancanza di esperienza. Pertanto, la proposta di modelli di progettazione probabilistica ha attirato l'attenzione dei ricercatori in base al suo ruolo importante nel prevedere prestazioni accurate delle strutture. Lo scopo del lavoro proposto è quello di considerare l'analisi basata sull'affidabilità nella modellazione numerica di travi lamellari rinforzate con piastre CFRP e di travi lamellari non rinforzate considerando le proprietà del materiale legnoso utilizzato come variabili casuali aventi valore medio e deviazione standard tenendo conto che i risultati di questo studio hanno dimostrato che l'indice di affidabilità viene utilizzato in modo efficiente come limite che controlla il processo. Il modello del criterio di resa collinare viene adottato rispetto ai dati ottenuti dalle prove sperimentali al fine di validare i modelli. Inoltre, viene proposto un confronto dettagliato tra le travi in ​​legno lamellare rinforzato e non rinforzato per vedere l'effetto dell'introduzione delle piastre CFRP come materiale di rinforzo. I risultati di questo studio hanno fornito con successo una profonda comprensione di come le incertezze giochino un ruolo cruciale sulle deformazioni e sulle tensioni risultanti in cui è stato fondato effettuando un confronto tra analisi numeriche deterministiche e probabilistiche.

L'utilizzo del legno come materiale da costruzione è una delle tecniche più antiche nei progetti di ingegneria strutturale, soprattutto nel caso di strutture che trasportano un peso proprio elevato poiché ha un rapporto resistenza/peso relativamente elevato, inoltre può essere considerato un materiale altamente sostenibile. Negli ultimi decenni è cresciuto l'interesse per l'applicazione del legno nei progetti di costruzione a causa della sua capacità di resistere ai carichi dinamici e delle sue caratteristiche meccaniche, per questo sono stati coinvolti numerosi lavori di ricerca1,2,3,4,5.

Attualmente, vari prodotti strutturali in legno stanno mostrando una forte crescita, il legno lamellare (Glulam) è uno di quei prodotti considerato uno dei materiali da costruzione compositi con le più elevate prestazioni6. Questi articoli progettati sono costituiti da diversi strati di legno dimensionale che vengono fissati insieme utilizzando materiale adesivo ad alta resistenza per produrre una singola unità. Tenendo presente che questo processo riduce la crescita naturale come i nodi nel materiale in legno7,8,9.

Il tema delle travi lamellari, infatti, ha attirato negli ultimi decenni molti ricercatori che hanno portato a diverse prove sperimentali su tali prodotti. Nello studio di Anshari et al.10, sono stati utilizzati blocchi di legno compresso (CW) per rinforzare le travi in ​​legno lamellare e i campioni sono stati testati successivamente, lo studio ha dimostrato che l'utilizzo di CW come materiale di rinforzo è efficace dal punto di vista economico e ambientale. La fattibilità delle travi in ​​legno lamellare incollate è stata studiata da Bourreau et al.11, l'obiettivo era quello di trovare i fattori di incollaggio che offrono un comportamento soddisfacente del legno lamellare, dove i risultati dei test di delaminazione hanno mostrato che i parametri di incollaggio devono essere regolati a seconda le specie legnose. Navaratnam et al.12 hanno presentato uno studio sperimentale per studiare le prestazioni meccaniche di barre incollate (GIR) incastonate in travi di legno lamellare incollato (GLT) in cui i risultati del test di estrazione hanno rivelato che il cedimento si è verificato a livello dell'interfaccia Scorrimento da GIR a GLT e delaminazione dei legami a taglio. Uno studio sperimentale è stato condotto da Issa e Kmeid13 per rivelare le influenze dell'introduzione di materiali di rinforzo sulle travi in ​​legno lamellare incollato dove si è scoperto che il rinforzo gioca un ruolo importante nel cambiare la modalità di rottura da fragile a duttile e la capacità di carico di furono aumentate anche le travi armate. Un altro studio sperimentale è stato condotto su travi lamellari incollate da Rescalvo et al.14, considerando i compositi di carbonio come materiali di rinforzo in cui lo studio ha concluso che il tipo e la posizione del rinforzo influenzano direttamente il comportamento meccanico dell'intero elemento. Morin-Bernard et al.15 hanno studiato gli effetti del profilo di giunzione a pettine delle travi di legno duro lamellare sulla resistenza alla trazione e hanno suggerito che le specie studiate potrebbero essere appropriate per la produzione di GLT con elevata resistenza alla trazione.