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Autore
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Lisa Vatterodt
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Istituto di istruzione superiore
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Htwsaar – Università di scienze applicate del Saarland |
Nel primo passaggio si esegue l'analisi statica delle strutture a piastra mediante il metodo degli elementi finiti (FEM). Si applicano i fondamenti della teoria delle piastre di Mindlin, nonché la determinazione delle tensioni principali e delle direzioni principali associate. I valori ottenuti servono come base per la simulazione del flusso di forza nella piastra. Il fulcro del lavoro è l'implementazione dell'algoritmo Physarum-polycephalum tramite un modello di rete basato su particelle, che riproduce i meccanismi di formazione dei pattern naturali e di adattamento del fungo melma. In questo processo, si utilizzano particelle che si muovono tenendo conto delle concentrazioni di chemoattrattanti e che, mediante semplici regole sensoriali, formano reti auto-organizzate. Nella simulazione, fungono da stimoli sia i punti di appoggio della piastra che le traiettorie dei momenti principali derivanti dal calcolo FEM.
La simulazione avviene in modo iterativo, ottimizzando la rete mediante il rafforzamento dei percorsi principali fino a raggiungere uno stato di equilibrio stabile. I risultati mostrano che il modello basato su particelle è in grado di rappresentare in modo adattivo le linee di flusso di forza della piastra, generando una struttura di rete che si distingue significativamente dalle convenzionali griglie di armatura ortogonali. Questo consente una posa dell'armatura mirata lungo i percorsi di tensione reali, portando a un migliore utilizzo del materiale, a una riduzione delle quantità di acciaio e a una maggiore capacità portante. Inoltre, si sottolinea l'elevata flessibilità dell'approccio, in grado di rappresentare in modo robusto anche strutture a piastra complesse con condizioni al contorno e casi di carico variabili. Questo apre prospettive per una costruzione ingegneristica sostenibile e rispettosa delle risorse.