Modellazione di pannelli prefabbricati in c.a. progettati per azioni non sismiche

Dumitru Beilic - Libero professionista, Collaboratore di Mosayk srl Federica Bianchi - Co-fondatore, Mosayk srl Emanuele Brunesi - Libero professionista, Collaboratore di Mosayk srl Roberto Nascimbene - Co-fondatore, Mosayk srl Rui Pinho - Co-fondatore, Mosayk srl 18/06/2018 3298

modellazione-pannelli-prefabbicati-cspfea.JPG

Sebbene l’Olanda sia un paese con un livello di pericolosità sismica relativamente basso, per quanto riguarda la sismicità naturale, da alcuni anni è diventata, però, uno dei paesi europei maggiormente interessati dal fenomeno della sismicità indotta, ossia da quei particolari eventi sismici causati essenzialmente dalle attività umane, come le operazioni estrattive di gas naturale, le estrazioni minerarie, ecc. [1]

Il territorio interessato da questi fenomeni comprende un’area discretamente vasta nei dintorni della città di Groningen, in cui sono presenti, fra gli altri, numerosi edifici ad uso residenziale. Nella maggior parte dei casi si tratta di edifici a schiera di uno/due piani fuori terra, realizzati in muratura portante, o attraverso l’impiego di pareti prefabbricate in cemento armato. Poiché queste strutture sono state progettate tenendo in considerazione i soli carichi gravitazionali, si è reso quindi necessario valutare il loro comportamento in seguito all’applicazione di azioni sismiche, al fine di stimare l’effettivo livello di rischio [2].

Nell’ambito del presente lavoro sono state modellate alcune pareti prefabbricate in cemento armato “estratte” da un’unità abitativa tipica del costruito residenziale olandese, e testate nel laboratorio Dicar dell’Università degli Studi di Pavia, nell’ambito di un programma di ricerca sulla pericolosità e il rischio causato dalla sismicità indotta sponsorizzato da NAM (Nederlandse Aardolie Maatschappij BV).

La modellazione numerica delle pareti oggetto di studio è stata eseguita mediante l’impiego del software agli elementi finiti Midas FEA. I risultati ottenuti dalle simulazioni numeriche svolte sui singoli pannelli prefabbricati sono stati utilizzati sia per la configurazione della prova sperimentale, che per la calibrazione dei modelli numerici per l’analisi del comportamento globale di tali strutture.

Descrizione della configurazione strutturale

L'utilizzo di elementi prefabbricati in cemento armato nella progettazione di strutture con comportamento a telaio o a parete è ampiamente diffuso in molti paesi europei ed extra-europei, soprattutto per quanto riguarda edifici residenziali ed industriali di altezza contenuta (uno/due piani fuori terra). 

Come accennato nell’introduzione, un numero considerevole di abitazioni a schiera presenti sul territorio olandese è costituito da edifici prefabbricati in cemento armato. Solitamente queste strutture presentano pareti prive di aperture lungo la direzione più corta della schiera, e pareti con ampie aperture sui lati delle facciate principali (anteriore e posteriore). 

Le fasi costruttive di questa tipologia edilizia si articolano come segue: innanzitutto vengono erette le pareti, che vengono in seguito puntellate mediante elementi diagonali in acciaio; su queste viene posato il solaio, sostenuto da connettori metallici che hanno il compito di collegare la parete del primo piano con quella del secondo. In Figura 1 è rappresenta una vista assonometrica di alcuni prototipi modulari di edifici a schiera tipici del costruito olandese, in cui vengono evidenziate le diverse tipologie di pannelli.

prototipi-modulari-olandesi.JPG

Fig.1 – Prototipi modulari di tipici edifici a schiera olandesi

Facendo riferimento all’allegato nazionale olandese NEN-EN 1990 [3] dell’Eurocodice, è stato quindi progettato un tipico modulo di un edificio a schiera prefabbricato di due piani fuori terra. La progettazione è stata eseguita considerando i soli carichi statici verticali in combinazione con i carichi orizzontali indotti dal vento, e adottando i medesimi criteri progettuali diffusi ai tempi della realizzazione della costruzione.

Dall’edificio così progettato sono state “estratte” quattro differenti tipologie di pannelli prefabbricati in c.a. Ciascun pannello è costituito da due pareti strutturali collegate tra loro mediante dei connettori metallici ad uncino. 

In Figura 2 sono riportate le caratteristiche geometriche dei singoli pannelli oggetto della modellazione numerica. Tutti i pannelli presentano una larghezza pari a 400 cm, un’altezza pari a 270 cm, e uno spessore di 12 cm (ad esclusione del pannello tipo (b), caratterizzato da uno spessore di 20 cm).

schema-strutturale-pannelli-prefabbicati-cspfea.JPG   

Fig. 2 – Schemi strutturali dei pannelli prefabbricati: (a) e (b) pannello pieno con spessore variabile, (c) pannello con apertura (finestra), (d) pannello con apertura (porta)

Come è possibile osservare sempre in Figura 2, le configurazioni (a) e (b) rappresentano pannelli pieni, mentre quelle (c) e (d) pannelli con aperture, rispettivamente, assibilabili ad una finestra e ad una porta.

[...] l'articolo continua nel pdf


Puoi scaricare il numero completo di Structural Modeling 18 gratuitamente cliccando qui.