Gusci e Strutture Spaziali: online gli atti del Workshop Italiano

Oltre 140 i ricercatori ed i progettisti intervenuti all’IWSS2020 ed in migliaia hanno seguito l’evento su piattaforma zoom e diretta Youtube. Gli atti del convegno comprendono più di 160 documenti multimediali sotto forma di abstract, articoli brevi, presentazioni e video-lezioni, tutti consultabili gratuitamente sul sito web del convegno. 

Quali sono le strutture spaziali e a guscio e che caratteristiche hanno? 

I tipici sistemi strutturali comunemente utilizzati per realizzare edifici di solito si basano sulla combinazione di schemi a telaio, a setti o pareti, a piastre e lastre piane, dalla geometria semplice, regolare e rettilinea, per niente o poco influenzata dai carichi agenti, al contrario delle dimensioni trasversali di questi elementi, che invece sono scelte in funzione dei carichi.

A differenza di questi, i gusci e le strutture spaziali derivano la loro geometria direttamente dal flusso di forze interne generate dai carichi, permettendo di ridurre al minimo le dimensioni trasversali degli elementi resistenti.
In altre parole, la resistenza e la rigidezza dei gusci e delle strutture spaziali è intimamente legata alla loro geometria. Questa combinazione di resistenza per forma ed utilizzo ridotto dei materiali rende tali tipologie strutturali tra le più efficienti.

La vasta famiglia dei gusci e delle strutture spaziali è composta da tipologie strutturali estremamente varie ed in continua evoluzione.
Tra queste è sicuramente necessario includere i gusci in calcestruzzo e le tensostrutture, utilizzate per realizzare strutture che lavorano in regimi membranali di compressione, i primi, e di trazione, le seconde. Ci sono, poi, tipologie in cui la forma strutturale è direttamente connessa alla combinazione di effetti assiali e flessionali, come le strutture a flessione attiva (active-bending) e i cosiddetti gusci a graticcio (gridshells). In queste strutture la componente flessionale degli sforzi è utilizzata per controllare le fasi di costruzione e ne determina significativamente la forma.
Ulteriori esempi sono le strutture reticolari spaziali, le cupole geodetiche, le strutture tensegrali (tensegrity), le strutture pneumatiche e quelle dispiegabili. La ricerca scientifica amplia e rimescola in continuazione questi sistemi strutturali, quindi l’elenco riportato poc’anzi è solo indicativo e certamente non esaustivo. 

Una risposta all’emergenza COVID: la conferenza telematica

Il continuo sviluppo di metodi di analisi, approcci progettuali e tecniche di costruzione dei gusci e delle strutture spaziali genera un interesse sempre crescente nella comunità di ingegneri, architetti e costruttori. Per questo motivo, il 25 e 26 giugno scorso, accademici e professionisti provenienti da tutto il mondo si sono riuniti per confrontarsi sulle tematiche della progettazione, dell’analisi e della costruzione di queste tipologie strutturali. 

Organizzato sotto il patrocinio della IASS, l’associazione internazionale per i gusci e le strutture spaziali fondata sessant’anni fa da Edoardo Torroja, e della Società Italiana di Scienza delle Costruzioni, un riferimento istituzionale per gli studiosi del settore, il workshop era inizialmente stato pensato per essere svolto in presenza. Le regole sul distanziamento sociale imposte dall’emergenza COVID-19 lo hanno trasformato in un evento online che ha raggiunto una platea internazionale, tanto da riuscire a raccogliere i contributi di una platea internazionale di 140 ricercatori e professionisti. 

L’abbattimento dei costi generato dalla nuova modalità ha consentito al comitato organizzatore di offrire gratuitamente sia una esposizione virtuale che la consultazione degli atti della conferenza.

Il programma dell’IWSS2020

Le otto sessioni di discussione, per un totale di due giornate di studio, integralmente tramesse in diretta youtube, si sono aperte con lezioni di approfondimento tenute da esperti di fama internazionale.

L’intervista a Massimo Majowiecki, che ha parlato di grandi coperture sospese a "ruota di bicicletta", ha aperto la prima sessione dell’IWSS. Inoltre, il noto progettista italiano ha gentilmente reso disponibile sul sito dell’IWSS un suo manoscritto sulle coperture di grande luce. Poi si sono alternati Maurizio Brocato, con un intervento sulle volte a blocchi di pietra “intrecciati”, Sigrid Adriaenssens, fondatrice del Form-Finding Lab dell’Università di Princeton, con una lezione sull’ottimizzazione della forma strutturale e dell’efficienza delle strutture a guscio, e Nikos Lagaros, che ha parlato dell’ottimizzazione topologica delle strutture. 

Le sessioni del secondo giorno sono state aperte con le lezioni di Tullia Iori, che ha mostrato alcuni illustri esempi di strutture progettate dalla scuola italiana di ingegneria strutturale, Mauricio Cardenas, con fantastici dettagli strutturali delle sue opere in bambù, e Giuseppe Marano, con una lezione sugli algoritmi evolutivi applicati all’ottimizzazione strutturale. Il workshop si è, infine, concluso, con una lezione di Alberto Carpinteri sugli effetti dello spessore strutturale sull’efficienza funicolare dei gusci. 

TUTTI I VIDEO DEGLI INTERVENTI SUL CANALE YOUTUBE DELL'IWSS2020

Le otto lezioni d’apertura ed i 50 contributi di ricercatori e progettisti che sono intervenuti al workshop possono essere riascoltate sul canale youtube dell’IWSS2020 dove i vari interventi sono ordinati nelle playlist relative a ciascuna sessione.

Il programma nel dettaglio

Di seguito il programma degli interventi suddivisi nelle 8 sessioni.

Sessione M1.1 

• M. Majowiecki, Upgrading the spoke wheel stadium roof concept (Keynote)
• E. Ossola, E. Sunada, J.P. Borgonia, M. Hendry, E. Brusa, R. Sesana, Geodesic Domes for Planetary Exploration
• F. Laccone, L. Malomo, D. Voorderhake, N. Gonsalves, L. Wang, N. Pietroni, P. Cignoni, T. Schork, FlexMaps 2.0: a bending active structure with optimized spiral mesostructures
• M. Dragoljevic, S. Viscuso, A. Zanelli, Data-driven design of deployable structures: Literature review and multi-criteria optimization approach
• G. Mirra, A. Pugnale, Testing Generative Models (VAEs) for the design of shell structures

Sessione M1.2 

• M. Brocato, Stereoplexy (Keynote)
• A. Pizzigoni, V. Paris, The flat vault
• F. Riberi, A. Manuello, Designed of pierced vaults through from-finding and digital fabrication
• M. Alforno, C. Calderini, A. Monaco, F. Venuti, Analysis of masonry vaults through simplified micro-models
• R. Spagnuolo, Out-of-plane local mechanism analysis with finite element method
• R. Ceravolo, E. Lenticchia, V. Oliva, Design schemes and observed structural behaviors: experiences learned from testing on a pre-stressed concrete pavilion designed by Morandi
• D. Abruzzese, A. Tiero, A. Micheletti, Permanent monitoring of thin structures

Sessione A1.1 

• S. Adriaenssens, A different perspective on shells (Keynote)
• P. D’Acunto, M. Konstantatoub, 3D Graphic Statics: Polyhedron-Based and Vector-Based Approaches
• M. S. V. Souza, R. M. O. Pauletti, Fast shape finding procedures combining the natural force density method and parametric programming
• M. Bruggi, A tool for form finding using a constrained forced density method
• X. Tellier, R. Boutillier, C. Douthe, Patterns for gridshells without geometrical torsion at nodes
• G. R. Argento, S. Gabriele, F. Marmo, V. Varano, Exploring the use of R-Funicularity in shells’ shape optimization
• F. Marmo, V. Perricone, G. Pontillo, C. Langella, L. Rosati, Learning from nature: the echinoid strategy to design a lightweight and resistant shell structure

Sessione A1.2 

• N. Lagaros, Topology optimization driven conceptual design of structures (Keynote)
• F. Tornabene, R. Dimitri, Higher-order mechanical modelling of laminated and latticed composite shells with a complex material and geometry
• U. Eroglu, G. Ruta, Non-trivial fundamental paths and buckling of damaged parabolic arches
• G. Senatore, Y. Wang, Extended Integrated Force Method for the analysis of prestress-stable statically and kinematically indeterminate structures
• J. A. Schultz, B. Dichone, B. Cope, Analytical Model for 5-ply Cross-Laminated Timber
• M. S. O. Soto, R. M. O. Pauletti, L. C. Meneghetti, Experiments on flexible surface formworks for thin shells
• R. Pastrana, E. Bruun, A new roof over the Engineering Courtyard: studies on pattern and form
• R. Roithmayr, R. Blum, Design of lightweight membrane structures
• F. Di Trapani, M. Malavisi, G. C. Marano, A. P. Sberna, Genetic algorithm-based optimization of RC frame structures retrofitting with steel jacketing

Sessione M2.1

• T. Iori, Engineers of their time: what history teaches us in times of emergency (Keynote)
• E. Lenticchia, R. Ceravolo, A. Manuello, The structures of Pier Luigi Nervi in Torino Esposizioni "Virtual Tour"
• G. Boller, How to design a shell. Models and experiments in Heinz Isler’s work
• G. Piana, V. De Biagi, B. Chiaia, Robustness of airport space frame structure
• Giulio Mirabella Roberti, Vittorio Paris, Giuseppe Ruscica, From the herringbone dome by Sangallo to the Serlio floor of Emy (and beyond)
• A. Bover, J. Torres, C.-H. Bitlloch, J. Vilà, Curved skylight of the Hotel Ritz Madrid
• E. Ermakova, M. Rynkovskaya, Choosing the optimal shape for a concert hall

Sessione M2.2 

• M. Cardenas, Bamboo, a strategical natural resource for shell and spatial structures (Keynote)
• L. Mimendi, R. Lorenzo, C. Wang, Bamboo poles for reciprocal frame structures
• L. Boulic, P. D’Acunto, F. Bertagna, J. J. Castellon, Structural design of a bending-active tensile sun-shading system
• R. Miranda, E. Babilio, N. Singh, A. Amendola, F. Fraternali, Adaptive tensegrity shells serving as solar façades
• Y. Chen, J. Feng, P. Sareh, Form-finding of cable-strut structures using particle swarm optimization and symmetry
• E. Vlachaki, K. A. Liapi, Folded surface elements coupled with planar scissor linkages: A novel hybrid type of deployable structures
• C. Boni, M. Silvestri, G. Royer-Carfagni, Flexural tensegrity

Sessione A2.1 

• G. C. Marano, State of the art and future challenges in evolutive algorithms for structural optimization (Keynote)
• J. Schultz, Structural Assessment of St. Charles Modified Hypar Roof
• E. M. Segal, Full-Scale Physical Form-Finding
• F. Rizzo, C. Demartino, Pressure modes for hyperbolic paraboloid roofs
• G. Lacidogna, D. Scaramozzino, A. Carpinteri, Optimization of diagrid geometry based on the desirability function approach
• V. Beatini, Modulation of the structural properties of foldable arches
• G. Candela, C. Demartino, F. Marmo, G. Monti, Geometrical survey of shell and spatial structures using UAV photogrammetry: applicative examples

Sessione A2.2 

• F. S. Liguori, A. Madeo, L. Leonetti, D. Magisano, G. Garcea, An isogeometric solid-shell model for postbuckling optimisation strategies
• R. Dimitri, F. Tornabene, GDQ-based study of the mixed-mode interfacial response of composite specimens with a curved geometry
• G. R. Argento, S. Gabriele, L. Teresi, V. Varano, Shell shaping by metric assignment
• I. Giannetti, A. Micheletti, Floating-bending tensile-integrity structures
• A. Fiore, I. Tarallo, G. C. Marano, Parametric design of optimal long-span hollow-section steel beams
• A. Fraddosio, A. Micheletti, G. Pavone, M.D. Piccioni, Analysis of novel adaptable tensegrity towers
• E. Artioli, Virtual element method for solid and structural mechanics
• Luigi Fenu, Eleonora Congiu, Giuseppe Carlo Marano, Bruno Briseghella, Curved shell-supported footbridges
• A. Carpinteri, Funicularity in elastic domes: Coupled effects of shape and thickness (Closing Lecture)

Stiamo lavorando per fornire per ciascun intervento o l'abstract o l'articolo integrale o la video presentazione, per cui rimanete aggiornati.