Miglioramento sismico delle strutture prefabbricate mediante interventi sulle connessioni trave-pilastro

Gran parte del patrimonio edilizio industriale italiano è stato concepito con criteri sismici ormai superati dall’evoluzione normativa, sia per quanto riguarda l’entità delle azioni che per lo sfruttamento delle risorse plastiche delle sezioni. Le connessioni trave-pilastro sono tra i punti più efficaci su cui intervenire per migliorare le prestazioni sismiche della struttura. Edilmatic propone un dispositivo che si adatta a diversi approcci progettuali: vediamo quali.

 

Carenze strutturali degli edifici industriali prefabbricati

La prima indagine da eseguire su una struttura esistente riguarda la presenza e l’efficacia dei collegamenti tra gli elementi strutturali. Nell’ampia casistica di criticità che si possono incontrare, rientrano: 

- elementi semplicemente appoggiati, senza specifici vincoli;

- scarsa lunghezza d’appoggio di travi e tegoli;

- degrado del calcestruzzo nelle zone d’appoggio;

- insufficiente spinottatura degli elementi; 

- assenza di accorgimenti volti ad impedire il ribaltamento delle travi. 

Queste criticità espongono la struttura al rischio di perdita di equilibrio degli elementi strutturali. Oltre a questo, occorre ricordare che il più comune schema strutturale di un edificio industriale prefabbricato è di tipo isostatico, essendo costituito da travi in appoggio su pilastri e da elementi di copertura in appoggio sulle travi. Una tale tipologia strutturale sfrutta in modo assai limitato la capacità di plasticizzazione e la duttilità delle sezioni in calcestruzzo armato.

schema strutturale di un edificio industriale prefabbricato è di tipo isostatico

Figura 1. Portale isostatico (sx), portale iperstatico a seguito dell’inserimento dei connettori (dx).

Nel corso degli anni, l’evoluzione normativa ha via via incrementato le sollecitazioni sismiche da tenere in conto nella progettazione. Gli edifici industriali più vecchi sono dunque stati progettati per sollecitazioni significativamente inferiori a quelle attualmente richieste e, per di più, con scarso sfruttamento delle risorse plastiche dei materiali.

La soluzione Edilmatic per il collegamento trave-pilastro

Per sopperire a questa lacuna, uno dei punti più efficaci su cui intervenire è il collegamento tra travi e pilastri. A tal fine, Edilmatic ha sviluppato un dispositivo di connessione EDIL TP-N, che può essere usato seguendo diversi approcci progettuali per soddisfare esigenze diverse. Scarica il catalogo dei dispositivi antisismici di Edilmatic.

 

Connessioni trave-pilastro con EDIL TP-N: progettazione in campo elastico

Un problema che frequentemente si incontra nel consolidamento di edifici esistenti è l’elevato momento flettente al piede dei pilastri che si genera nelle combinazioni sismiche. Spesso le armature dei pilastri non sono in grado di garantire un sufficiente momento resistente. L’uso dei connettori Trave-Pilastro Edilmatic EDIL TP-N può sopperire a tale problematica: la loro presenza modifica lo schema strutturale dell’edificio, con la creazione di un incastro parziale sulla testa dei pilastri. La rigidezza del vincolo dipende dal valore della costante elastica dei dispositivi EDIL TP-N, che è garantito da prove di qualificazione condotte presso il Politecnico di Milano in accordo alla UNI EN 15129. La creazione di un incastro parziale nella connessione trave-pilastro riduce il momento al piede e consente una quantificazione della sollecitazione.

Tabella 1. Parametri di progetto del connettore EDIL TP-N, secondo UNI EN 15129
Parametri di progetto del connettore EDIL TP-N, secondo UNI EN 15129

Connessione trave-pilastro con EDIL TP-N: progettazione in campo plastico

Il connettore Trave-Pilastro può, alternativamente, essere concepito come un elemento sacrificale che assorbe parte dell’energia dovuta al sisma, incrementando la capacità di dissipazione della struttura. La presenza dei connettori, dunque, aumenta sia lo smorzamento viscoso della struttura che la sua capacità di spostamento. 
 

Connettore EDIL TP-N (sx), curva forza-spostamento ciclico del connettore EDIL TP-N (dx).

Figura 2. Connettore EDIL TP-N (sx), curva forza-spostamento ciclico del connettore EDIL TP-N (dx).
 

Per valutare l’efficacia dell’intervento di miglioramento, occorre eseguire un’analisi statica non-lineare, al fine di determinare la curva di capacità forza-spostamento della struttura a seguito dell’intervento. Dalla curva di pushover è possibile calcolare lo smorzamento viscoso equivalente ξeq della struttura, che può arrivare a valori nell’ordine del 13-14%; sfruttando l’espressione 3.2.4 delle N.T.C. 2018, si ottiene il fattore di riduzione η da applicare allo spettro:

η=√(10/(5+ξeq ))

La valutazione dell’efficacia dell’intervento risulta dal confronto tra spettro sovra-smorzato e curva di capacità pushover.

 Confronto tra spettro sovra-smorzato e curva pushover.

Figura 3. Confronto tra spettro sovra-smorzato e curva pushover. 

 


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