Prove cicliche a taglio sulla connessione SicurLink tra trave e pilastro prefabbricati

INTRODUZIONE
Gli ultimi terremoti avvenuti in Italia (L'Aquila, 2009 e l'Emilia, 2012) ed in Europa (Turchia, 2011) hanno largamente coinvolto zone industriali facendo registrare ingenti danni alle strutture prefabbricate e sottolineando la loro elevata vulnerabilità nei confronti delle azioni taglianti durante un evento sismico.

Infatti, la scarsa conoscenza del comportamento dinamico di tale tipologia strutturale e le carenti disposizioni normative hanno portato ad una progettazione antisismica insufficiente.

Ciò si traduce, spesso, in meccanismi di collasso che coinvolgono solo porzioni limitate dell’intero complesso strutturale: i principali danni riguardano i sistemi di collegamento, spesso progettati solo per carichi verticali (Magliulo et al. 2013).

In questo lavoro, è presentata una nuova soluzione brevettata per il miglioramento sismico dei collegamenti tra elementi prefabbricati: il sistema SicurLinkTM. Grazie ad una configurazione di arco a tre cerniere, costituito da due profili in acciaio, fissati agli elementi da collegare tramite cerniere realizzate con spinotti passanti, tale sistema migliora la risposta a taglio del collegamento e il comportamento sismico complessivo degli edifici prefabbricati esistenti.Questa soluzione può essere adottata per diversi tipi di connessione in edifici prefabbricati,
tra due elementi strutturali o tra componenti strutturali e non strutturali. In questo lavoro, il sistema SicurLinkTM è stato studiato e descritto nel dettaglio, con riferimento
all’adeguamento di una connessione prefabbricata esterna trave-colonna ed, in particolare, adottando una configurazione laterale (Figura 1). In questo caso, il sistema è costituito da due coppie di profili in acciaio applicati su entrambi i lati della connessione e fissati agli elementi in calcestruzzo mediante spinotti orizzontali in acciaio, bloccati con dadi e rondelle. Gli spinotti orizzontali in acciaio possono essere ricoperti con guaine in gomma, al fine di consentire spostamenti e rotazioni relative. In accordo alla comune pratica realizzativa, un cuscinetto di neoprene è interposto tra colonna e trave per evitare concentrazioni di sforzo localizzate.

Di seguito, sono descritte due prove cicliche condotte nell’ambito di una campagna sperimentale, presso il Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura
dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, su connessioni prefabbricate tra trave e pilastro. Il sistema SicurLinkTM è stato applicato come sistema di adeguamento per una connessione spinottata precedentemente testata per carichi ciclici orizzontali. Le due prove sono eseguite applicando la stessa storia di carico su due setup uguali in termini di caratteristiche geometriche e meccaniche dei componenti. I due provini si differenziano per la presenza o meno della guaina in gomma che ricopre lo spinotto passante nella trave prefabbricata. I risultati dei due test sono presentati in termini di quadro fessurativo (per l’individuazione del meccanismo di rottura) ed in termini di legame forzaspostamento (per l’individuazione della massima resistenza a taglio della connessione).

Il confronto tra le due prove ha permesso di descrivere in maniera dettagliata la risposta sismica della connessione ripristinata, confermando le elevate prestazioni del sistema SicurLinkTM.

2 IL SISTEMA SICURLINK LATERALE
2.1 Progettazione ed installazione

Il funzionamento del sistema SicurLinkTM si basa essenzialmente su due meccanismi: la trasmissione dell’azione tagliante al pilastro attraverso l’arco a tre cerniere che si configura grazie ai profili in acciaio e agli spinotti orizzontali; l’assorbimento di tale azione tagliante attraverso l’effetto spinotto offerto dalle barre orizzontali passanti negli elementi da collegare.
Se i profili sono perfettamente allineati nel piano, assorbono l’azione sismica unicamente attraverso sforzi assiali. Inoltre, a seconda del diametro e della resistenza degli spinotti, oltre che dell’ampiezza del copriferro, si possono verificare tre tipologie di collasso: (a) una rottura tagliante dello spinotto, (b) una rottura di tipo fragile con espulsione del copriferro, (c) una rottura di tipo duttile con snervamento della barra e schiacciamento del calcestruzzo circostante. Il sistema SicurLinkTM, nella configurazione descritta, garantisce  la possibilità di realizzare ampi copriferri per favorire la formazione di un meccanismo di tipo duttile con una migliore dissipazione di energia. La progettazione del sistema di connessione è stata eseguita facendo riferimento ad una forza orizzontale totale pari a 142kN, valutata in accordo al DM 14/01/2008 (2008) per una zona ad alta sismicità (ag=0.35g) su suolo tipo B.
I due profili sono caratterizzati dalle stesse proprietà meccaniche (fyk,profile=275MPa, Ey,profile=210000MPa) e rispettano le limitazioni geometriche dell’EC3 parte 1-8 (CEN 2005) per elementi bullonati e quelle dell’EC3 parte 1-1 (CEN 2005) per elementi soggetti a fenomeni di instabilità. Nel seguito, il profilo 1 rappresenta il profilo che collega il nodo 1, in basso sulla colonna, al nodo 2 sulla trave (Figura 2) e il profilo 2 rappresenta il profilo che collega il nodo 2 al nodo 3 in alto sulla colonna (Figura 2).

>>> SEGUE in ALLEGATO