Connessioni duttili per il miglioramento sismico di edifici prefabbricati

07/04/2015 3972

Abstract

I recenti eventi sismici italiani (2009 L'Aquila e il 2012 in Emilia), così come quelli turchi (1998 Adana 1999 Kocaeli 2003 Bingol e 2011 Van), hanno evidenziato l'importanza della progettazione per i collegamenti degli elementi per evitare crolli parziali o totali di edifici prefabbricati. Questo argomento è stato discusso ampiamente in diversi convegni internazionali ed è stato oggetto di numerosi test di laboratorio, in tutta Europa. Il codice europeo EN 1998-1: (Punto 5.11.2) 2005 introduce requisiti e criteri di progettazione per i collegamenti di elementi prefabbricati.
La ricerca Edilmatic ha riguardato l'interazione tra connessioni esistenti in acciaio (principalmente tasselli) e le nuove connessioni duttili costituite da dispositivi in acciaio, posizionate al di fuori degli elementi di calcestruzzo. Lo scopo di questo studio era di valutare le forze sismiche che agiscono sia nei tasselli che nei dispositivi presentati. La ricerca è iniziata con un'analisi delle caratteristiche meccaniche dei tasselli esistenti ed il loro comportamento sotto carichi ciclici di tipo sismico. Sono state inoltre condotte analisi anelastiche non lineari per verificare l'efficienza dei dispositivi applicati alle più comuni tipologie di edifici prefabbricati presenti sul mercato europeo al fine di verificare la compatibilità degli spostamenti dell'edificio con quelle ammissibili dei dispositivi .
 
1 Introduzione
La tecnica di strutture prefabbricate in cemento armato è la più consona per costruire edifici industriali e commerciali e quindi è stata ampiamente utilizzata in tutto il mondo. La particolarità di queste strutture consiste nell’ assemblaggio di pilastri collegati con travi. Tra le diverse tipologie di connessioni tra elementi prefabbricati, quelle che utilizzano le barre di acciaio sono le più comuni.
I recenti eventi sismici italiani (2009 L' Aquila e 2012 Emilia), come quelli turchi (1998 Adana, 1999 Kocaeli, 2003 Bingol e2011 Van), hanno messo in evidenza l’ importanza della progettazione delle connessioni, rilevante per evitare il collasso parziale o totale degli edifici prefabbricati. L’argomento è stato discusso ampiamente in molti convegni internazionali ed è stato oggetto di molte prove sperimentali universitarie in tutta Europa.
La norma europea EN 1998-1:2005 (paragrafo 5.11.2) introduce prescrizioni e criteri di calcolo per le connessioni di elementi prefabbricati. Il risultato è stato possibile grazie a numerose ricerche congiunte ed a azioni di sviluppo, tra cui l’ultima è il progetto SAFECAST, dove l’argomento è stato approfondito da un gruppo di associazioni europee di produttori di elementi prefabbricati e partners industriali con l’ assistenza di gruppi di ricerca universitari.
Il documento di Vintzelou e Tassios (1987) descrive il comportamento di barre sotto deformazioni cicliche e fornisce una formula per la determinazione della resistenza a taglio della barra ( rottura), mentre gli studi svolti da Giuriani, Gelfi e Marini (2002) sono utili per definire la rigidezza a taglio delle barre esistenti, estendendo agli elementi in calcestruzzo i concetti e le formule analitiche del testo “Stud shear connection design for composite concrete slab and wood beams”.  
Infine, il documento finale della Commissione Europea “Design guidelines for connection of precast structures under seismic actions” (Toniolo e Negro, 2012) mostra che nessun contributo di duttilità e dissipazione è fornito dalle barre esistenti alla duttilità globale della struttura.
La ricerca tratta l’ interazione tra le connessioni esistenti, composte da barre in acciaio, e connessioni duttili, composte da dispositivi in acciaio posizionati esternamente agli elementi in calcestruzzo. Lo scopo dello studio è di valutare le forze sismiche agenti sia nelle barre che nei dispositivi. A tal fine si sono utilizzati i programmi MIDAS/Gen ( MIDAS Information Technology Co., Ltd ) e REXEL ( Iervolino I. Galasso, C. Cosenza E. 2009 ) .

2 Prove di laboratorio  
2.1 Descrizione dei dispositivi
L’ azienda Edilmatic srl ha sviluppato due dispositivi, illustrati in figura 2.1 (a) e (b), con lo scopo di produrre connessioni duttili per il miglioramento sismico degli edifici prefabbricati e trovare un rimedio alla rottura delle connessioni degli elementi prefabbricati (come successo nei terremoti precedenti), o per inserire una nuova connessione ove mancante. Entrambi i prodotti sono composti da due tubi concentrici che terminano con dei piatti d’acciaio quadrati, utili per la connessione dei dispositivi agli elementi in cemento armato tramite il fissaggio di tasselli meccanici. Sono anche forniti di un meccanismo di rotazione per consentire gli aggiustamenti in fase di montaggio.
 

 
Figure 2.1(a) dati geometrici del connettore EDIL TT
 
Il prodotto EDIL TT è progettato per formare una connessione tra le travi secondarie di copertura e le travi portanti ( figura 2.1 (a) ), mentre il prodotto EDILTP è progettato per formare una connessione tra le travi principali e i pilastri ( figura 2.1(b) ).
 
 
 
Figure 2.1(b) dati geometrici del connettore EDIL TP

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