Comportamento isteretico di una connessione tegolo-trave per strutture prefabbricate

INTRODUZIONE
Fin dagli anni 70-80 in Italia si è avuto un grande sviluppo delle strutture prefabbricate: infatti, più dell’80% degli edifici industriali e commerciali appartengono a questa categoria. Durante i terremoti degli ultimi dieci anni, si sono registrati danni significativi alle strutture prefabbricate, sebbene esse siano state progettate in accordo con le normative vigenti. Il collasso di molte strutture prefabbricate è stato spesso originato dalla crisi dei collegamenti che diventano elementi chiave nel comportamento simico dell’intero edificio: infatti, anche se gli elementi strutturali sono progettati correttamente secondo normativa, il comportamento globale della struttura è strettamente connesso al corretto comportamento dei sistemi di connessione.

Recenti ricerche sono state sviluppate per la caratterizzazione del comportamento ciclico dei collegamenti tra elementi prefabbricati, in particolare delle connessioni trave-pilastro e pilastro-fondazione, allo scopo di ridurre il danneggiamento degli elementi collegati. Poche pubblicazioni, invece, sono disponibili in letteratura sullo studio del comportamento di elementi di collegamento tegolo-trave. Si intravede, quindi, la necessità di effettuare studi approfonditi per la caratterizzazione di queste tipologie di connessioni, generalmente realizzate a secco con dispositivi meccanici e per la determinazione di un appropriato fattore di struttura da adottare per le strutture prefabbricate. Come descritto nel lavoro, tre differenti approcci possono essere adottati nei confronti ella progettazione degli elementi di collegamento. L'approccio tradizionale è totalmente basato sulla capacità dissipativa dei pilastri con la formazione di cerniere plastiche alla base (Fig. 1(a)).

Figura 1: Differenti approcci per la progettazione delle connessioni tegolo-trave [07].

A causa degli elevati spostamenti raggiunti dalle colonne durante un evento sismico, questa soluzione conduce inevitabilmente a un danneggiamento eccessivo, il più delle volte incrementato dagli effetti P-D. Con questo approccio, gli elementi di collegamento devono trasferire le forze agli elementi strutturali e devono essere progettati con una certa sovraresistenza. Una soluzione alternativa è quella ibrida in cui parte della dissipazione energetica totale del sistema è affidata alla connessione (Fig. 1(b)). Questo consente di limitare gli spostamenti del pilastro, riducendone il danneggiamento e, quindi, di abbassare i successivi costi di riparazione dopo il terremoto. Un terzo approccio prevede, invece, di isolare completamente i tegoli dalla sottostruttura: tutta la capacità di dissipare energia è affidata alla connessione, che deve incassare le forze orizzontali agenti sulla struttura attraverso la sua plasticizzazione, mentre gli elementi strutturali potrebbero essere dimensionati per rimanere in campo elastico (Fig. 1(c)). In questo modo si localizza la deformazione nel collegamento, in modo da poter tenere sotto controllo gli spostamenti della struttura. Importante è anche la scelta della geometria che deve essere compatibile con le deformazioni attese.
Recentemente è stata condotta una campagna sperimentale su connessioni tegolo-trave realizzate utilizzando prodotti disponibili in commercio, costituiti da angolari in acciaio vincolati alle membrature in c.a. attraverso inserti metallici, come mostrato in Figura 2(a).

Figura 2. Tipologie di connessioni tegolo-trave testate in [09] e [11].

Partendo dalla configurazione commerciale del dispositivo e, sulla base dei risultati ottenuti, esso è stato migliorato sia in termini di resistenza sia di capacità dissipativa aumentando il diametro dei bulloni utilizzati per i collegamenti, variando le coppie di serraggio e rinforzando le saldature, pur mantenendo sostanzialmente inalterata la morfologia
Prove su altre tipologie di connessione tegolo- trave sono state effettuate anche presso il Politecnico di Milano. Il collegamento studiato vede l’utilizzo di angolari tratti da profilati commerciali, fissati alla trave con tasselli e alla nervatura del tegolo con un perno filettato passante (Fig. 2(b)). Alcuni tra i dispositivi testati si sono dimostrati eccessivamente sovraresistenti. E’ stata, quindi, evidente la necessità di intervenire sulla geometria del dispositivo per ridurre l’eccesso di sovraresistenza in modo da scongiurare con un buon margine di sicurezza il verificarsi di fenomeni locali a carico degli elementi strutturali.

ALL'INTERNO DELL'ARTICOLO INTEGRALE LA DESCRIZIONE DEL TIPO DI CONNESSIONE, DELLE PROVE, E DEI RISULTATI DELLE PROVE SPERIMENTALI

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