Travi arrotolate

La trave avvolta a spirale accanto alla trave distesa

Experimental and theoretical study of a foldable composite beam
O. Benjeddou, O. Limam, M. B. Ouezdou

Laboratoire de génie civil, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis; Institut supérieur des études technologiques de Sfax

Davide Crivelli

I materiali compositi, ormai ampiamente utilizzati nell’industria meccanica e aeronautica, negli ultimi tempi sono utilizzati sempre più frequentemente nell’ingegneria civile, sia nel rinforzo e nella ristrutturazione di strutture esistenti, sia nella progettazione di edifici più resistenti a carichi dinamici e agli agenti esterni, come la corrosione o l’umidità.
La possibilità di realizzare strutture pieghevoli sta interessando di recente l’ambiente della ricerca scientifica, in quanto tali strutture possono presentare grossi vantaggi in termini di trasportabilità e di leggerezza. In situazioni particolari, come, ad esempio, durante le calamità naturali oppure per interventi e operazioni militari, è importante poter approvvigionare il materiale necessario alla costruzione di strutture temporanee in modo rapido ed economico. Le strutture temporanee, in questo caso, diventano i principali fruitori di parti prefabbricate pieghevoli, che ne consentirebbero la messa in opera in tempi brevi e, in certi casi, con l’intervento di personale meno specializzato.
A tal proposito, i ricercatori dell’università di Tunisi hanno sviluppato l’idea di una trave avvolgibile a spirale (Figura 1). La trave è costituta da un numero variabile di blocchi di legno opportunamente sagomati, connessi fra loro da lamine di fibra di carbonio. In corrispondenza delle giunzioni fra i blocchi, le lamine non sono impregnate, in modo da garantire la massima flessibilità e pieghevolezza senza introdurre danneggiamento, che potrebbe compromettere le caratteristiche del materiale composito durante l’avvolgimento. (Figura 2)

Fig. 2 – Schema costruttivo delle travi
Fig. 3 – Diagramma della prova di flessione su tre punti

I ricercatori hanno testato varie configurazioni di trave, con un numero variabile di blocchi e tipologie diverse di collegamento fra la fibra di carbonio e il legno. I blocchi hanno una sezione di 120x150mm, e a titolo di esempio la trave lunga 2 metri si ripiega a spirale su un diametro massimo di 750mm.
Le prove sperimentali sono state svolte con flessione su tre punti, per simulare un carico sul centro della trave. Le curve carico-inflessione presentano un andamento bilineare, con una prima fase meno rigida e una seconda più rigida (Figura 3). La rottura avviene di schianto; c coinvolge in certe travi i blocchi di legno, e in altre il composito in fibra di carbonio. In particolare, in quelle travi in cui il carbonio è ulteriormente fissato al legno tramite chiodi, la frattura nel legno viene impedita, e si fratturano le fibre del composito (Figura 4).

Fig. 4 – Particolare di una delle travi con fibre fratturate

Presentando una capacità di carico elevata per una trave che ripiegata occupa un volume minimo, il progetto proposito dai ricercatori sembra avere ottime potenzialità per entrare nel mercato dei prodotti per la costruzione di strutture provvisorie. A validazione delle loro prove sperimentali, un modello per valutare i fattori coinvolti è stato proposto, ottenendo buoni risultati ed aprendo la strada ad ulteriori prove sperimentali. Da tale modello è emerso come la resistenza di queste travi sia fortemente dipendente dal numero di blocchi, dalla tipologia di collegamento fra carbonio e legno, e dallo spessore dello strato di collegamento fra i blocchi.

Quaderni di progettazione

Giunti sensorizzati: co-progettazione strutturale e metrologica

Nel linguaggio tecnico italiano il termine giunto assume significati differenti a seconda dell’ambito applicativo. Nella meccanica delle macchine il termine giunto indica spesso un organo destinato a collegare due alberi e a trasmettere moto, coppia e potenza; nella progettazione strutturale

Ricerca

Le tecnologie di frontiera più importanti del 2026

Il rapporto annuale McKinsey mette in evidenza le più recenti innovazioni tecnologiche, gli sviluppi e le tendenze in materia di talenti, insieme al loro potenziale impatto su imprese e società. Come ogni anno, Mckinsey ha pubblicato il “Technology Trends Outlook

Quaderni di progettazione

Ingranaggi conici a spirale

Tra i componenti di trasmissione del moto più sofisticati, gli ingranaggi conici a spirale costituiscono la tipologia più utilizzata. Dalla locomozione ferroviaria agli assali degli autoveicoli, dalla robotica industriale alle turbine navali, questi elementi trasmettono potenza con efficienza elevata, limitando

Additive manufacturing

Progettare geometrie funzionali per la stampa 3D

Il valore per il progettista risiede nella possibilità di esplorare soluzioni interne al componente che sarebbe difficile individuare modificando manualmente un gran numero di elementi strutturali. Un componente delicato serrato in un’attrezzatura, un oggetto movimentato da una pinza, un inserto