Spettri di spostamento inelastici per la verifica sismica di capannoni industriali

L'elevata vulnerabilità sismica delle strutture industriali prefabbricate è spesso dovuta alla perdita dell’appoggio da parte delle travi per via del superamento della resistenza attritiva del giunto. Per inibire tale scorrimento, sono stati proposti interventi che prevedono l’impiego di connessioni metalliche dei nodi trave-colonna. Questi, pur riuscendo efficacemente ad evitare lo scorrimento trave/ colonna, possono comportare, in ragione della modifica dello schema statico, un aggravio della domanda sismica per la costruzione.

Nel presente lavoro viene analizzata la risposta dinamica di sistemi rappresentativi del comportamento meccanico di capannoni industriali prefabbricati con e senza unioni meccaniche tra travi e colonne considerati come sistemi inelastici ad un grado di liberta. A valle di un’estesa analisi parametrica svolta mediante l’impiego di 30 accelerogrammi spettro compatibili, vengono definiti gli spettri di domanda inelastica di spostamento relativo trave/colonna e spostamento in testa alla colonna, da impiegare per la verifica di sistemi con e senza unioni meccaniche nei giunti.

Articolo presentato in occasione degli Italian Concrete Days 2018 di aicap e CTE

1 INTRODUZIONE

L’edilizia industriale italiana consta essenzialmente di edifici prefabbricati in cemento armato precompresso, costruiti a partire dal 1960.

La tipologia strutturale ricorrente presenta una struttura a telaio costituita da elementi lineari (travi e pilastri) ed i collegamenti tra gli elementi costruttivi sono nella maggior parte a secco, con tegoli direttamente poggiati sulle travi, travi semplicemente appoggiate ai pilastri (o collegate con spinotti metallici e getto di completamento) e pilastri incastrati alla base con plinti a bicchiere (Reluis, 2007; Reluis 2008).

Come gravemente evidenziato dal terremoto dell’Emilia del 2012, i capannoni industriali prefabbricati presentano, in numerosi distretti italiani, un’elevata vulnerabilità sismica poiché in molti casi progettati per resistere ai soli carichi gravitazionali, senza l’adozione di presidi antisismici.

Non è un caso che lo scenario di danneggiamento più frequentemente rilevato consista nella perdita di appoggio degli elementi strutturali orizzontali (tegoli di copertura e travi) dagli elementi di supporto (travi e pilastri), causato dall’assenza di unioni meccaniche tali da garantire la trasmissione delle forze orizzontali in regime dinamico.

Molti studiosi si sono confrontati con la tematica di mitigazione della vulnerabilità sismica delle strutture prefabbricate industriali, focalizzando la loro attenzione proprio sulle connessioni (Biondini et al.,2008; Riva et al., 2011; Mezzi et al., 2014, Belleri et al., 2015).

Le soluzioni tecniche proposte come interventi di retrofit prevedono in genere l'inserimento di nuove connessioni atte ad inibire lo scorrimento tra elementi supportati e di supporto (Protezione Civile et al., 2012).

Nonostante tali soluzioni evitino efficacemente lo scorrimento, esse tuttavia in molti casi comportano una modifica sostanziale dello schema statico della struttura implicando un aggravio della domanda di spostamento si smica per le colonne e conseguentemente della domanda di duttilità delle sezioni di base.

Nel presente studio viene modellato meccanicamente e analizzato il comportamento dinamico di strutture piane a portale idealmente estratte da capannoni industriali prefabbricati con e senza unioni meccaniche.

Tali schemi sono facilmente riconducibili a sistemi inelastici ad un grado di liberta, il cui comportamento meccanico in presenza di azioni sismiche dipende dal meccanismo resistente che si attiva in relazione alla resistenza delle unioni ed alla resistenza complessiva del portale. Viene condotta un’ampia analisi parametrica volta alla determinazione della domanda sismica di spostamento relativo trave/colonna e di spostamento in testa alla colonna, estesa a diversi rapporti di resistenza e periodi di vibrazione.

Le analisi sono svolte mediante l’impiego di un set di accelerogrammi spettro compatibili con la pericolosità sismica del sito di Mirandola.

Vengono infine definiti gli spettri di domanda inelastica di spostamento relativo trave/colonna e spostamento in testa alla colonna quali strumenti da impiegare per la verifica di capannoni industriali prefabbricati con e senza unioni meccaniche nei giunti.

L'ARTICOLO COMPLETO E' DISPONIBILE IN ALLEGATO

KEYWORDS: industrial facilities; beam column joint; inelastic spectra; displacements; vulnerabilità sismica / capannoni industriali, unioni trave colonna; spettri inelastici; spostamenti; seismic vulnerability.

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