Studio sperimentale sulla rottura a fatica in regime fessurato di calcestruzzi rinforzati con fibre macro-sintetiche

Nello studio sperimentale oggetto della tesi è stato indagato il comportamento a fatica policiclica, in regime fessurato, di calcestruzzi rinforzati con fibre macro-sintetiche. Per tale tipologia di prova non esiste una procedura standardizzata; occorre anche osservare come in letteratura le testimonianze di prove policicliche su FRC siano piuttosto limitate soprattutto in riferimento a calcestruzzi rinforzati con fibre macro-sintetiche in regime fessurato. A tale scopo è stata messa a punto una procedura di prova a flessione su tre punti finalizzata a valutare il comportamento a fatica del materiale. Sono stati testati calcestruzzi con lo stesso dosaggio e con la stessa tipologia di fibre sottoposti a carichi ciclici con diversi ampiezza e stress level. La sperimentazione ha riguardato anche prove di flessione su tre punti di tipo monotono condotte sul medesimo materiale e su calcestruzzi non fibrorinforzati. I dati sperimentali ottenuti dalle prove monotone sono stati impiegati come input per una procedura di analisi inversa finalizzata alla definizione della relazione tensione-apertura di fessura per i materiali testati.

Studio sperimentale del comportamento a fatica di calcestruzzi rinforzati con fibre sintetiche

La presente tesi di Laurea Magistrale ha lo scopo di studiare sperimentalmente il comportamento a fatica dei calcestruzzi rinforzati con fibre macro-sintetiche (Macro Synthetic Fiber Reinforced Concrete, MSFRC). Sono condotte prove cicliche di flessione su tre punti al fine di caratterizzare il comportamento dei calcestruzzi fibrorinforzati in regime fessurato nel caso di fatica ad alto numero di cicli (High Cycle Fatigue, HCF). Oltre a prove di fatica sono condotte anche prove monotone a flessione al fine di ottenere la caratterizzazione meccanica del materiale determinandone i principali parametri di frattura; i risultati di tali prove sono utili anche a definire la procedura di prova definitiva da adottare durante i test di fatica. Le testimonianze presenti in letteratura sul comportamento a fatica degli FRC rinforzati con fibre sintetiche sono molto limitate, specialmente nel caso di fatica ad alto numero di cicli; inoltre le prove cicliche, a differenza delle prove monotone, non sono prove standardizzate e quindi definite dalla normativa. Nel corso della presente campagna sperimentale si cercherà quindi di definire una procedura per poter eseguire in maniera stabile le prove di flessione, monotone e di fatica, su campioni prismatici di calcestruzzo fibrorinforzato. L’idea alla base della campagna sperimentale oggetto di questa tesi è quella di riprodurre, mediante prove di fatica, le usuali condizioni di esercizio a cui sono sottoposte, durante la loro vita utile, strutture come pavimentazioni stradali o industriali; infatti il traffico stradale o il transito di macchinari possono indurre su strutture del genere dei carichi ripetuti nel tempo tali da provocarne il collasso per fatica. La presente tesi è articolata in otto capitoli nei quali verranno evidenziate le principali proprietà, sia meccaniche che fisiche, del materiale composito oggetto dello studio, saranno definite le procedure dei test eseguiti e verranno discussi i risultati derivanti da essi.

Comparison between confocal scanning laser tomography, scanning laser polarimetry and optical coherence tomography on the ability to detect localised retinal nerve fibre layer defects in glaucoma patients

BACKGROUND/AIM: To compare the ability of confocal scanning laser tomography (CSLT), scanning laser polarimetry (SLP) and optical coherence tomography (OCT) in recognising localised retinal nerve fibre layer (RNFL) defects. METHODS: 51 eyes from 43 patients with glaucoma were identified by two observers as having RNFL defects visible on optic disc photographs. 51 eyes of 32 normal subjects were used as controls. Three masked observers evaluated CSLT, SLP and OCT images to determine subjectively the presence of localised RNFL defects. RESULTS: Interobserver agreement was highest with OCT, followed by SLP and CSLT (mean kappa: 0.83, 0.69 and 0.64, respectively). RNFL defects were identified in 58.8% of CSLT, 66.7% of SLP and 54.9% of OCT (p = 0.02 between SLP and OCT) by at least two observers. In the controls, 94.1% of CSLT, 84.3% of SLP and 94.1% of OCT scans, respectively, were rated as normal (p = 0.02 between CSLT and SLP, and SLP and OCT). CONCLUSION: Approximately 20-40% of localised RNFL defects identified by colour optic disc photographs are not detected by CSLT, SPL or OCT. SLP showed a higher number of false-positive results than the other techniques, but also had a higher proportion of correctly identified RNFL defects in the glaucoma population.

Specimen specific parameter identification of ovine lumbar intervertebral discs: On the influence of fibre-matrix and fibre-fibre shear interactions.

Numerical models of the intervertebral disc, which address mechanical questions commonly make use of the difference in water content between annulus and nucleus, and thus fluid and solid parts are separated. Despite this simplification, models remain complex due to the anisotropy and nonlinearity of the annulus and regional variations of the collagen fibre density. Additionally, it has been shown that cross-links make a large contribution to the stiffness of the annulus. Because of this complex composite structure, it is difficult to reproduce several sets of experimental data with one single set of material parameters. This study addresses the question to which extent the ultrastructure of the intervertebral disc should be modelled so that its moment-angle behaviour can be adequately described. Therefore, a hyperelastic constitutive law, based on continuum mechanical principles was derived, which does not only consider the anisotropy from the collagen fibres, but also interactions among the fibres and between the fibres and the ground substance. Eight ovine lumbar intervertebral discs were tested on a custom made spinal loading simulator in flexion/extension, lateral bending and axial rotation. Specimen-specific geometrical models were generated using CT images and T2 maps to distinguish between annulus fibrosus and nucleus pulposus. For the identification of the material parameters the annulus fibrosus was described with two scenarios: with and without fibre-matrix and fibre-fibre interactions. Both scenarios showed a similar behaviour on a load displacement level. Comparing model predictions to the experimental data, the mean RMS of all specimens and all load cases was 0.54±0.15° without the interaction and 0.54±0.19° when the fibre-matrix and fibre-fibre interactions were included. However, due to the increased stiffness when cross-links effects were included, this scenario showed more physiological stress-strain relations in uniaxial and biaxial stress states. Thus, the present study suggests that fibre-matrix and fibre-fibre interactions should be considered in the constitutive law when the model addresses questions concerning the stress field of the annulus fibrosus.