DESCRIZIONE DELLE MACCHINE DI PROVA

3.1. Introduzione

La campagna di prove sperimentali è stata svolta con cinque apparecchi di prova (Fig. 3.1). Per le prove a flessione ed a taglio è stata utilizzata la macchina della METROCOM (cod. identificativo 697L2025) di proprietà della G.R. Sistemi. Per le prove a compressione su legno è stata utilizzata una seconda macchina della METROCOM (cod. identificativo 10402020) di proprietà della G.R. Sistemi. Per le prove a instabilità è stata utilizzata una terza macchina dell’ITALSIGMA (cod. identificativo IT2002-016/125) di proprietà del Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università degli Studi di Napoli “Federico ll”. Inoltre è stata utilizzata una quarta macchina di prova per le prove a compressione sul calcestruzzo della MATEST (cod. identificativo C088*1*04) di proprietà del Dipartimento di strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università degli Studi di Napoli “Federico ll”. Infine è stata utilizzata per una prova a flessione su un pannello porepan il “Vitone di Pressione”. Mentre per le prove a trazione è stata utilizzata la macchina universale MTS810, mentre per le prove su pareti con forze orizzontali, di tipo monotone, è stata utilizzata una terza macchina, unione di più attrezzature. Queste ultime due sono entrambe di proprietà del Dipartimento di strutture per l’Ingegneria e l’architettura dell’Università degli Studi di Napoli “Federico II”.

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 28 Fig. 3.1 Macchine di prova

Nelle prossime pagine vengono descritte brevemente ogni singola macchina di prova utilizzata. 3.2. Macchina per prove a flessione “METROCOM”

La macchina risulta costituita da una traversa d’appoggio inferiore adatta a ricevere elementi lunghi fino a 6000 mm sugli appoggi: su questa traversa possono essere posizionati in modo simmetrico rispetto al centro due supporti. Il posizionamento dei supporti avviene manualmente (Fig. 3.2). Nella parte centrale della macchina si trova un telaio di contrasto con dimensione verticale adatto a ricevere elementi in prova di sezione massima 400x400 mm. La macchina di prova ha una traversa rigida incernierata all’attuatore, sulla quale è possibile posizionare due coltelli di carico a distanza variabile. Il carico massimo complessivo applicabile è di 250 kN (circa 25 tonnellate). La macchina è altresì corredata di un trasduttore elettronico (LVDT) della freccia con altissima risoluzione (Fig. 3.2).

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 29 3.3. Macchina per prove a compressione su legno “METROCOM”

La macchina è del tipo illustrato in Figura 3.3. Il carico massimo è di 200 kN e la velocità di prova è regolabile da 0,05 a 200 mm/min. Nel basamento sono collocati i componenti relativi alla motorizzazione della macchina stessa, mentre i componenti elettronici atti al suo controllo si trovano all’interno dell’armadio di comando.

I comandi della macchina sono posizionati su una pulsantiera mobile collocata sul montante sinistro della macchina stessa. Sul lato posteriore del basamento della macchina sono presenti i cavi provenienti dai trasduttori montati a bordo macchina, da collegare ai rispettivi connettori del modulo elettronico di condizionamento dei segnali.

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 30 3.4. Macchina universale “ITALSIGMA”

La macchina in esame si trova nel laboratorio di prove meccaniche del DI.ST. Essa è situata sul piastrone “grigio” destinato a prove dinamiche. Tale macchina consente la realizzazione di prove in trazione, compressione e flessione su provini di altezza compresa tra 50 e 400 cm. Il telaio di prova è costituito da: un basamento rigido in acciaio (100x400 cm), dotato di scanalature a “T” per il fissaggio delle attrezzature di prova e di vincolo dei provini, da quattro colonne poste ai vertici del rettangolo di base e da una traversa mobile, che scorre lungo le quattro colonne (Fig. 3.4). Sulla traversa è montato un attuatore che permette di condurre prove in controllo di spostamento (corsa max ±75 mm) o di forza (carico max in compressione 3000 kN; carico max in trazione 2400 kN).

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 31 3.5. Macchina per prove a compressione su calcestruzzo “MATEST”

La macchina in esame si trova nel laboratorio di prove meccaniche del DI.ST. Essa è situata sul piastrone “rosso” destinato a prove statiche. Tale macchina consente la realizzazione di prove in compressione su provini di altezza compresa tra 10 e 30 cm. Essa è composta da un telaio di carico sovradimensionato per garantire un’elevata rigidezza. Inoltre la macchina ha in dotazione dei piatti di irrigidimento per garantire la diffusione del carico in modo uniforme (Fig. 3.5). La macchina permette di effettuare prove in compressione in controllo di forza fino ad un carico massimo di 3000 kN (circa 300 tonnellate).

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 32 3.6 Vitone di pressione

Il “vitone” è stato progettato dal gruppo di ricerca del Prof. Calderoni appositamente per eseguire queste prove sperimentali. Realizzato dall’officina “Faggio”, si tratta di un banco di prova metallico che permette di realizzare prove di compressione semplice, flessione e taglio su provini alti fino a 70 cm e lunghi fino a circa 2 metri. La macchina è costituita da un banco metallico dello spessore 15 mm saldata su di un graticcio di travi in acciaio (sul perimetro sono dei profili UPN 200 e al centro profili IPE 200) sostenuto da quattro colonne metalliche fissate a terra mediante bulloni. La piastra del banco di prova, dalle dimensioni in pianta di 1700x830 mm, è stata opportunamente dotata di fori calibrati (per bulloni M14) con passo in senso longitudinale di 10 mm e in senso trasversale di 25 mm, al fine di poter disporre gli appoggi per le prove di flessione alle distanze di volta in volta desiderate. Sul banco di prova è stato realizzato un telaio di contrasto, con traversa mobile, che permette di applicare il carico verticale mediante azionamento manuale. In particolare le colonne di sostegno alla traversa sono dei profili HE 140B, mentre la traversa è costituita da due profili UPN 220 accoppiati. Inoltre le quattro colonne del telaio sono collegate in senso trasversale da profili HE 120B. Il telaio è realizzato con elementi di notevole rigidezza, cosicché eventuali effetti flessionali derivanti da irregolarità del provino o di applicazione del carico, possono ripartirsi tra quest’ultimo e il telaio come un unico complesso telaio-provino: in una macchina con rigidezza tale che possa ritenersi trascurabile quella del provino, gran parte dell’azione flettente viene assorbita dal telaio; il contrario avviene per macchine flessibili (Franciosi, 1965).

Sulla traversa è montato l’attuatore costituito da un elemento metallico filettato con passo 2 mm e con diametro di 50 mm (vitone) sulla cui in sommità è montato un braccio metallico che permette di applicare il carico mediante rotazione manuale. La macchina consente di eseguire prove in controllo di forza fino ad un carico massimo di circa 200 kN o in controllo di spostamento fino ad una corsa massima di ± 70 cm. Il carico massimo applicabile è stato da noi deciso in funzione delle prove da effettuare. Superando questo valore iniziano a manifestarsi notevoli deformazioni flessionali della traversa mobile che inficiano il risultato finale della prova. Anche la traversa è stata predisposta di fori calibrati (per bulloni M12) che consentono di spostare il vitone in orizzontale; questo permette di adattare la macchina anche a tipi di prove più particolari. Infine, la testa del vitone è dotata di una cerniera cilindrica che permette di mantenere sempre il carico centrato durante la prova.

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 33 Fig. 3.6 Cerniera cilindrica

Di seguito si riportano piante e sezione del vitone di pressione.

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 34 Fig. 3.8 Pianta del banco di prova dalla parte inferiore

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 35 Fig. 4.10 Sezione trasversale del vitone di pressione

Al di sotto della cerniera sferica viene posizionata la cella di carico che registra il carico all’incrementare dello spostamento dell’attuatore verticale.

La macchina di prova, inoltre, può essere collegata ad un dispositivo di acquisizione dati (centralina spider 8) in grado di registrare i segnali provenienti dalla cella di carico e dai misuratori di spostamento, per poi elaborarli in dati disponibili in modalità excel.

Appoggi e coltello di carico

Gli appoggi utilizzati per le prove effettuate con il “Vitone di pressione” sono stati da noi progettati e fatti realizzare appositamente. Affinchè nella prova l’appoggio sia di tipo puntuale, sono stati fatti saldare, alla sommità delle piastre che costituiscono l’appoggio, delle barre lisce Φ 30. L’appoggio è così costituito:

 Barra Φ 30 in sommità;

 Due piastre di acciaio, spessore 5 mm, inclinate l’una verso l’altra a formare un triangolo per ottenere l’altezza necessaria per l’inflessione del provino;

 Piastra di base, spessore 5 mm, forata per il fissaggio al banco di prova del vitone di pressione.

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 36 4 6 0 210 84 8 0 30 0 80 50 3 0 A 210 ⁵ 16 16 30

pianta

sez. A-A

Fig. 3.11 Progetto appoggi

Fig. 3.12 Appoggi

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 37 3.7. Macchina per prove a trazione “MTS810”

La macchina universale MTS810 è illustrata in Fig.3.3 e consente l’esecuzione di prove in trazione, compressione e cicliche su provini di altezza max pari a 1,4 metri, in controllo di forza (carico max +/- 500 kN) o di spostamento (corsa max +/- 75 mm). Il telaio di prova è costituito da un basamento rigido in acciaio e da due colonne, fissate nel basamento, lungo le quali può scorrere una traversa mobile. Dal basamento fuoriesce la parte mobile dell’attuatore, mentre alla traversa risultano solidali la testa fissa e la cella di carico della macchina. Le teste sono dotate di morsetti d’acciaio opportunamente sagomati per garantire l’afferraggio dei provini, ad una pressione max di 70 MPa, grazie alla presenza di un circuito oleodinamico di alimentazione supplementare.

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 38 3.8. Macchina per prove su pareti con forze orizzontali di tipo monotone

La macchina in esame si trova nel laboratorio di prove meccaniche del DI.ST. Essa è costituita dalle seguenti attrezzature:

 Telaio di contrasto in acciaio;  Attuatore MTS serie 243;

Si riporta di seguito un’immagine del sistema completo per poi analizzare ogni attrezzatura che la compone singolarmente.

Fig. 3.14 Attrezzature per prove con carico orizzontale Telaio di contrasto in acciaio

Il telaio in esame è un sistema di contrasto costituito da un telaio rigido in acciaio, tipicamente utilizzato per prove a flessione su due, tre o quattro punti, di elementi monodimensionali di grosse dimensioni.

CAP. 3 Descrizione delle macchine di prova 39 Attuatore MTS serie 243

La macchina in esame è l’Attuatore MTS serie 243. Consente l’esecuzione di prove in trazione, compressione e cicliche, in controllo di forza (carico max in compressione 500 kN, carico max in trazione 290 kN) o di spostamento (corsa max +/- 250 mm).

CAP. 4 Breve analisi dello stato dell’arte dei pannelli in legno massiccio 41

CAPITOLO 4

BREVE ANALISI DELLO STATO DELL’ARTE DEI PANNELLI