Costruire GRATTACIELI in ZONA SISMICA: una proposta della University of Wisconsin

La University of Wisconsin-Madison propone una soluzione di ingegneria per razionalizzare la costruzione di grattacieli in una delle regioni più sismicamente attive del paese.

Tutte le travi di accoppiamento per il milione e mezzo di piedi quadrati dell'espansione del Lincoln Square - che comprende condomini di lusso, un hotel, ristoranti, negozi e spazi per uffici in due torri di 450 piedi nel cuore di Seattle - sono realizzati in calcestruzzo fibrorinforzato, con un design unico co-sviluppato da Gustavo Parra-Montesinos, professore di ingegneria civile e ambientale a UW-Madison.

La scelta di utilizzare una struttura in calcestruzzo fibrorinforzato nasce da parte degli ingegneri UW-Madison per proteggere la "Expansion Lincoln Square" dalla frequente attività sismica che caratterizza il territorio.

Queste travi di accoppiamento in calcestruzzo fibrorinforzato "attraversano" le porte e le finestre, aiutando le pareti di tali aperture a funzionare come una singola unità strutturale, contribuendo a rafforzare la costruzione nel suo insieme contro i terremoti.

Tradizionalmente, le travi di accoppiamento sono rinforzate con un "labirinto" di tondino per cemento armato, e questo comporta la perdita di una grande quantità di tempo, costi maggiori e complessità del processo di costruzione.

"Il posizionamento del tondino per cemento armato in queste travi di collegamento a volte può "controllare" il programma di costruzione, ovvero esserne l'attività critica", dice Cary Kopczynski, la cui ditta con sede a Seattle è la società di ingegneria strutturale che ha seguito il progetto. "La maggior parte della costa occidentale degli Stati Uniti, naturalmente, è una zona altamente sismica, e quando si sta costruendo con strutture in calcestruzzo, queste richiedono un sacco di armature supportare i carichi sismici."

In alternativa a queste quantità eccessive di armature con tondino per cemento armato la soluzione Parra-Montesinos utilizza le fibre di acciaio nella miscela di calcestruzzo, e lui e James K. Wight dell'Università del Michigan hanno collaborato per realizzare un progetto che grazie a questo approccio permette di superare le prestazioni delle armature tradizionali, semplificando e velocizzando il processo di costruzione.

La prima implementazione della "coupling beam solution" risale a qualche anno fa. Kopczynski aveva incorporato le travi di accoppiamento rinforzate con fibre in una porzione di Martin, un condominio di 255 piedi di altezza e 23 piani completato a Seattle nel 2013.

I feedback estremamente positivi ottenuti in questa applicazione hanno spinto i progettisti ad utilizzarla questa volta (espansione Lincoln Square) in modo completo.

"Il motivo per cui stiamo usando le nuove travi di accoppiamento è che sono più veloci, meno costose e riducono il rischio di errori di campo", dice. "Con travi di accoppiamento tradizionali, è molto comune avere degli errori in fase di cantierizzazione a causa di tutta la complessità delle armature da realizzare. Ora, non solo possiamo costruire l'edificio in modo più veloce e più semplice, ma possiamo ridurre la possibilità di errori sul campo."

Poiché la nuova tecnologia non è ancora inclusa nelle norme della American Concrete Institute entrambi gli edifici hanno dovuto superare dei severi test locali. Si prevede però che la soluzione Parra-Montesinos possa essere incluso nella prossima edizione del codice, che uscirà nel 2019."Credo che siamo arrivati con un design molto robusto," dice. "Abbiamo solo bisogno di essere in grado di specificare i requisiti minimi delle prestazioni per il calcestruzzo fibrorinforzato sulla base di prove materiali standard."
 
"In ultima analisi, ci aspettiamo di stabilire un legame tra il comportamento dei materiali e la prestazione sismica della trave di accoppiamento in modo che gli utenti non siano tenuti a utilizzare sempre e solo la stessa fibra e nelle stesse quantità, come abbiamo usato nella nostra ricerca nel passato", dice Parra-Montesinos. "Questo è un passo necessario per sviluppare norme di progettazione per il codice di costruzione dell'ACI."

Fonte: http://news.wisc.edu/24126