Confronto sperimentale fra collegamenti pilastro-fondazione prefabbricati e gettati in opera

I prefabbricati offrono alcuni vantaggi durante sia la produzione sia l’istallazione dei manufatti rispetto al calcestruzzo gettato in opera. Il punto critico di tali strutture risiede però nei collegamenti, la cui risposta ai carichi orizzontali ciclici influenza significativamente il comportamento sismico globale dell’edificio. Sedici provini di sotto-insiemi pilastro-fondazione in vera grandezza sono stati testati al fine di caratterizzare le prestazioni delle connessioni bullonate realizzate tramite scarpe e tirafondi. Tali prestazioni sono state confrontate con quelle di due pilastri gettati in opera in termini di duttilità, energia dissipata, rigidezza e degrado della resistenza. Uno dei provini prefabbricati testati è stato inoltre oggetto di un intervento di ripristino, al fine di valutare la riparabilità e la capacità residua del giunto. La ricerca ha dimostrato come la risposta ai carichi sismici delle connessioni bullonate adeguatamente progettate sia equivalente a quella dei collegamenti gettati in opera e come sia operativamente possibile riqualificare le strutture esistenti anche gravemente danneggiate.

Connessione bullonata pilastro-fondazione prefabbricata (adattata da Peikko Group Corporation 2009, 2012).

INTRODUZIONE
Le strutture prefabbricate offrono alcuni vantaggi rispetto al calcestruzzo gettato in opera, quali il miglior controllo della qualità dei materiali e della produzione dei manufatti, la velocità di realizzazione ed il contenimento dei costi. Il punto critico di tali strutture risiede però nei collegamenti, il cui comportamento ciclico, quando sottoposti a carico orizzontale, influenza in modo significativo la risposta sismica globale dell’edificio. Le caratteristiche di resistenza, rigidezza e capacità dissipativa degli elementi di connessione risultano di primaria importanza per garantire adeguate prestazioni della struttura. Le attuali normative (CEN 2004b, NTC 2008) hanno pertanto imposto, oltre ad una corretta progettazione degli elementi strutturali, particolari requisiti sia di resistenza sia di duttilità per i collegamenti affinché la struttura, sottoposta a sisma, possa dissipare energia senza una sostanziale riduzione della sua resistenza globale ai carichi orizzontali e verticali.
Per far fronte a tale problematica si possono distinguere tre diversi approcci progettuali. Il primo prevede il posizionamento delle connessioni al di fuori delle zone critiche, dove si attende la possibile formazione di cerniere plastiche. Una seconda alternativa è rappresentata dalle connessioni sovradimensionate, così da spostare le zone di plasticizzazione negli elementi, travi o pilastri, collegati lasciando i collegamenti in fase pressocché elastica con limitati scorrimenti o deformazioni locali. Esistono infine le connessioni cosiddette “dissipative”, le quali, situate in zona critica, possiedono caratteristiche tali da soddisfare i criteri di duttilità locale richiesti dalla normativa. Affinché una connessione possa essere considerata “duttile” occorre che questa mostri sperimentalmente un comportamento ciclico stabile ed una capacità dissipativa almeno pari a quella di un collegamento monolitico con la medesima resistenza e conforme ai requisiti di duttilità della normativa.

Particolare attenzione è stata rivolta ai collegamenti pilastro-fondazione prefabbricati attraverso numerosi studi e ricerche condotti negli ultimi anni (Beschi et al. 2010, Buratti et al. 2014, Dal Lago et al. 2012, Tullini & Minghini 2012).
In questo contesto, l’ampia campagna sperimentale svolta grazie alla collaborazione fra Peikko Group ed il Politecnico di Milano ha avuto come oggetto la caratterizzazione delle connessioni bullonate a confronto con i collegamenti gettati in opera. Nello specifico, si sono testati sedici provini in vera grandezza di sotto-insiemi prefabbricati pilastro-fondazione e due pilastri gettati in opera con dettagli costruttivi conformi alle vigenti normative (CEN 2004a, b). Entrambe le tipologie di provini sono state sottoposte al medesimo protocollo di prova oligo-ciclica in controllo di spostamento e a carico verticale costante. La risposta sismica del giunto è stata valutata in termini di duttilità, capacità dissipativa, rigidezza e degrado della resistenza.

Le connessioni dei provini prefabbricati sono state realizzate tramite scarpe metalliche e tirafondi (Peikko Group Corporation 2009, 2012), che consentono l’unione a secco fra pilastro e fondazione tramite bullonatura. Si sono testati alcuni schemi dei collegamenti diversi per calibro e disposizione dei tirafondi, variando anche le dimensioni della sezione.
Il comportamento sismico di tali connessioni dipende principalmente dalle caratteristiche dei tirafondi (ETA-02/0006 2012), che vengono considerati come elementi “deboli” all’interno del giunto e quindi progettati come connettori duttili. Una connessione prefabbricata emulativa dei collegamenti monolitici consente di unire la possibilità di non sovradimensionare il giunto al vantaggio di un’installazione agevole e veloce. Ciò comporta un risparmio sul costo dei collegamenti e permette di poter posizionare scarpe e tirafondi anche in sezioni di dimensione ridotte.
Infine, un provino prefabbricato, precedentemente portato a incipiente collasso, è stato oggetto di un intervento di ripristino, al fine di valutare la riparabilità e la capacità residua del giunto. Tale esperienza risulta utile per una possibile riqualificazione o adeguamento sismico delle numerose strutture prefabbricate esistenti.

 CONTINUA LA LETTURA SUL PDF