Il progetto SAFECAST

Progetto di ricerca europeo sul comportamento sismico delle connessioni nelle strutture prefabbricate

Consorzio di ricerca: 5 Associazioni di categoria (ASSOBETON, ANDECE, ANIPB, TPCA, SEVIPS); 7 enti di ricerca (Politecnico di Milano, Università di Lubiana, Università Tecnica di Atene, Università Tecnica di Istanbul, Laboratorio Nazionale di Ingegneria Civile di Lisbona, Laboratorio ELSA del centro Comune di Ricerca della Commissione Europea, Labor srl); 4 aziende (DLC srl, Prelosar SL, Lugea SpA, Halfen GmbH)
 

Finanziamento: Unione Europea, Settimo Programma Quadro di Ricerca e Sviluppo Tecnologico, Contratto n° FP7-SME-2007-2-218417 “SAFECAST”
Durata del progetto: 1 marzo 2009 – 29 febbraio 2012

Scopi:

1) Caratterizzazione sperimentale del comportamento ciclico delle tipologie esistenti di connessioni tra elementi prefabbricati in calcestruzzo;

2) Proposta e validazione di migliorie sulle tipologie di connessioni studiate;

3) Studio sperimentale del comportamento sismico delle strutture prefabbricate pluripiano caratterizzate da diversi schemi strutturali (presenza di muri di taglio, orizzontamenti incernierati ai pilastri, orizzontamenti incastrati ai pilastri);

4) Calibrazione di modelli numerici;

5) Derivazione di regole di progetto per connessioni;

6) Derivazione di regole basate sulla gerarchia delle resistenze per edifici pluripiano.

Programma di lavoro: Il lavoro ha avuto inizio con la stesura di due stati dell’arte.
Nel primo documento sono raccolte e catalogate le tipologie di connessione comunemente impiegate nelle nazioni direttamente coinvolte nel progetto. Ciò ha permesso di individuare le tipologie maggiormente utilizzate al fine di studiarne in dettaglio il comportamento sismico.
Il secondo documento redatto riguarda il progetto sismico di edifici prefabbricati. A tutti i partner del progetto è stato chiesto di progettare un edificio prefabbricato monopiano definito solo in termini di dimensioni in pianta, maglia strutturale e carichi principali. Oltre alla scelta degli elementi utilizzati per la copertura (copertura piana, copertura a doppia pendenza, presenza o meno di lucernari, …), i vari progetti hanno evidenziato diversità legate al valore del fattore di struttura, alla classe di duttilità, alle resistenze dei materiali.
Questi due documenti hanno costituito la base di partenza per le indagini sperimentali e numeriche svolte nel prosieguo del progetto.
Le tipologie di connessioni più utilizzate sono così state sottoposte a prove sperimentali atte alla caratterizzazione del comportamento meccanico per carichi monotoni e ciclici. Sono state realizzate prove a diverso livello di dettaglio: su elementi di collegamento, su nodi, su sottostrutture. Le prove eseguite hanno permesso di identificare le caratteristiche principali del comportamento delle varie tipologie, mettendo in evidenza, per alcune di esse, la necessità di apportare delle modifiche o delle migliorie. Per ogni tipologia studiata, oltre ad un dettagliato resoconto delle prove eseguite, è stata predisposta una scheda riassuntiva comprendente: le caratteristiche principali della connessione in termini di materiali e di geometria, il comportamento monotono ed il comportamento ciclico.
È stata eseguita inoltre una campagna di prove su tavola vibrante mirata alla valutazione degli effetti dovuti a carichi dinamici, nonché all’influenza del sisma verticale.
Tutti i risultati sperimentali ottenuti sono stati impiegati per calibrare modelli numerici da utilizzarsi nella pratica progettuale quotidiana.
Particolare attenzione è stata dedicata al comportamento sismico delle strutture prefabbricate multipiano. Come è noto, le norme progettuali nazionali ed europee non forniscono indicazioni specifiche circa la progettazione sismica di edifici prefabbricati multipiano, ciò con particolare riferimento alle strutture che prevedono orizzontamenti incernierati ai pilastri. Al fine di coprire, seppur parzialmente, le lacune presenti nella conoscenza del comportamento sismico di tali strutture è stata pianificata una campagna sperimentale unica al mondo, unicità che risiede nelle dimensioni e nella versatilità del prototipo che è stato sottoposto a prove di simulazione sismica. Il prototipo aveva infatti dimensioni in pianta 15 x 15 metri, era costituito da due campate in entrambe le direzioni e da tre piani, per un’altezza totale di poco più di 11 metri. I collegamenti tra i vari elementi strutturali sono stati concepiti in maniera da poter realizzare, con interventi limitati, diversi gradi di vincolo. Ciò ha permesso di studiare il comportamento della struttura in 4 diverse configurazioni strutturali.
Le prove sono state realizzate, presso il laboratorio ELSA della Commissione Europea, con il metodo pseudodinamico; le azioni sismiche sono state applicate alla struttura attraverso degli attuatori che collegano la struttura stessa con il grande muro di reazione che caratterizza il laboratorio ELSA. Le diverse configurazioni sono state soggette ad azioni sismiche corrispondenti ad intensità crescente (PGA da 0,15g a 0,45g).
Le prove effettuate hanno evidenziato un ottimo comportamento sismico di tutte le configurazioni strutturali studiate fornendo, inoltre, informazioni preziose per la derivazione di regole di progetto basate sulla gerarchia delle resistenze.
Sia i risultati delle prove sperimentali che quelli delle analisi numeriche eseguite sono stati utilizzati per ricavare regole di progetto riguardanti le connessioni e la struttura nel suo complesso. Oltre all’imponente mole di risultati sperimentali prodotti, tra i risultati di SAFECAST sono infatti da citare le “Linee guida per la progettazione delle connessioni nelle strutture prefabbricate”.
Nel documento sono trattate le connessioni tra:
- elementi di solaio
- elementi di solaio e travi
- travi e pilastri
- pilastri e fondazioni.
Per ognuna di esse, e per diverse possibili soluzioni realizzative, sono riportate le formule per la verifica dei diversi meccanismi di rottura possibili.
Nel documento sono fornite inoltre indicazioni specifiche per la progettazione sismica di edifici prefabbricati multipiano con orizzontamenti incernierati ai pilastri.

I membri del consorzio di ricerca si stanno adoperando per far sì che le importanti informazioni ricavate siano implementate nelle norme di calcolo nazionali ed internazionali.