Studio di profili tubolari in FRP: omogeneizzazione e modello trave equivalente

Il seguente elaborato di tesi nasce con lo scopo di valorizzare l’utilizzo di tubi cavi in materiale composito, principalmente in ambito offshore, poiché caratterizzati da un’elevata efficienza strutturale e soprattutto da un eccellente resistenza alla corrosione. In merito a questo, si fornisce un metodo alternativo atto a velocizzare e permettere la progettazione di essi senza l’utilizzo di un laborioso modello 3D agli elementi finiti. Lo studio effettuato, oltre ad ampliare la conoscenza sul comportamento dei tubolari, consiste nel calcolare i coefficienti della matrice di rigidezza tramite una semplice formulazione analitica. Quest’ultima, valida per la maggior parte degli schemi di laminazione, sfrutta il metodo di omogeneizzazione della sezione di Sun et al. e la formulazione di Eulero-Bernoulli per ottenere i coefficienti di rigidezza di un materiale isotropo. Si è constatato come attraverso il modello equivalente beam-frame 3D conseguito sia possibile ottenere valori dei coefficienti della matrice di rigidezza con errori minori del 5% rispetto a quelli definiti tramite il modello shell 3D agli elementi finiti. Per lo studio affrontato si sono considerati i laminati Cross-Ply, Angle-Ply, bilanciati e non, e laminati con configurazione particolare, ovvero, laminati con variazione angolare delle fibre tra gli strati molto piccola e laminati con materiali compositi fortemente ortotropi tali da generare valori di poisson negativi o molto elevati a seconda dello schema di laminazione. Si è cercato, infine, di dare una visione più concreta dell’argomento trattato illustrando un impiego plausibile, ovvero quello del ponteggio in ambito offshore. Grazie alla Gruppo Cosmi S.p.a. e alla Seico compositi S.r.l. è stato possibile effettuare un confronto a livello economico e gestionale tra i "tubi innocenti" tradizionali in acciaio e quelli in materiale composito valorizzando l’utilizzo di quest’ultimi.