Valutazione della domanda e della capacità sismica di controsoffitti

Il crescente interesse scientifico per lo studio del comportamento sismico di controsoffitti ha determinato la realizzazione di numerose campagne sperimentali mondiali finalizzate alla valutazione della performance sismica globale di tali elementi e dei loro componenti. Contemporaneamente alle attività sperimentali, sono stati inoltre condotti studi sui controsoffitti con approccio numerico e sono stati realizzati modelli di dettaglio per lo studio delle non linearità intrinseche di questi sistemi.

A Padova, studi per analizzare il comportamento di diverse tipologie di controsoffitti antisismici

Presso il Dipartimento ICEA dell’Università di Padova è stato sviluppato un progetto di ricerca che ha visto la realizzazione di un setup sperimentale innovativo per lo studio di elementi non strutturali, in grado di sottoporre i campioni di controsoffitto a prove cicliche quasi statiche in controllo di spostamento. Attraverso la realizzazione di diversi test sperimentali, che nello specifico hanno visto l’esecuzione di prove di spinta monotona e prove cicliche, è stato indagato il comportamento di diverse tipologie di controsoffitto antisismico attualmente disponibili in commercio.

Le conoscenze acquisite attraverso la sperimentazione sono state utilizzate in questo lavoro per definire una procedura di calcolo per i controsoffitti orientata verso il “displacement- based design”. Scostandosi dall’approccio in resistenza previsto dalle NTC08, questo lavoro utilizza i risultati sperimentali per definire la domanda sismica in termini di spostamento ed accelerazione sui controsoffitti e confronta quest’ultima con la capacità sperimentale propria di tali elementi in un dominio ADRS (Acceleration Displacement Response Spectrum).

Cinque casi studio ovvero cinque edifici campione caratterizzati da un diverso periodo di vibrazione sono analizzati per valutare la domanda sismica al piano e definire dunque l’azione filtrante che la struttura principale induce sull’elemento non strutturale al suo interno. Questo obiettivo è stato perseguito attraverso la realizzazione di analisi Time-History (TH) lineari degli edifici e la conseguente definizione di spettri di piano elastici in spostamento ed in accelerazione. I risultati ottenuti dalle analisi sono in seguito elaborati al fine di ottenere la domanda sismica in termini di forza di piano da confrontare con i valori calcolati in accordo con la formulazione in resistenza proposta dalla normativa.

La descrizione degli studi sperimentali

Il setup innovativo utilizzato nella sperimentazione consta di una struttura a telaio composta da quattro pilastri, opportunamente controventati, connessi a due profili di sezione ad L necessari per l’alloggiamento del pannello in XLam che funge da solaio portante per il campione di controsoffitto. Quest’ultimo è alloggiato all’interno di un telaio orizzontale, connesso al solaio con barre filettate, rondelle e contro-rondelle sferiche, anch’esso controventato al fine di ottenere uno spostamento uniforme dello stesso e garantirne il piano rigido. Il campione di controsoffitto, la cui sospensione è ottenuta con pendinatura a molla vincolata al solaio in XLam, viene sottoposto a spostamenti ciclici crescenti per mezzo di un martinetto a vite trapezia connesso al telaio orizzontale e sostenuto da due profili UPN (Figura 1).

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Figura 1. Setup sperimentale per prove cicliche quasi statiche.

Le analisi per la definizione della domanda sismica su controsoffitti sono state svolte utilizzando ed elaborando i dati sperimentali relativi ad un campione di controsoffitto a pannelli modulari, costituito da una griglia metallica realizzata con profili di sezione a T rovescio e pannelli di peso pari a 5 kg/mq.

Il campione è inoltre dotato di un sistema antisismico comprensivo di due controventi tridimensionali realizzati con barre asolate in acciaio S235 opportunamente connesse al profilo principale a T ed al solaio in XLam e giunti interni e perimetrali appartenenti alla linea antisimica dell’azienda produttrice. I controventi tridimensionali non svolgono funzione portante per il controsoffitto e sono adibiti unicamente all’assorbimento delle azioni orizzontali. 

La superficie complessiva del sistema testato risulta pari a 11.52 mq e la massa sismica corrispondente, per ogni sistema di controvento, risulta pari a 39 kg. L’altezza di plenum, ovvero la distanza tra l’intradosso del solaio e l’estradosso dei pannelli, risulta pari a 1.15 m (ulteriori dettagli sono forniti in un articolo presentato nel medesimo convegno Anidis 2017 da L. Fiorin et al.).

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anidis.jpgArticolo tratto dagli Atti del XVII Convegno ANIDIS 2017 - Pistoia
Si ringrazia l'ANIDIS per la gentile collaborazione. 

Si ricorda che il prossimo Convegno ANIDIS si terrà ad Ascoli Piceno il 15-19 settembre 2019> maggiori info sul LINK