SISMOCELL - Dispositivo per la realizzazione di collegamenti dissipativi nelle strutture prefabbricate

L’idea di sviluppare un sistema adatto ad intervenire sulle connessioni di edifici prefabbricati nasce all’interno del contesto del sisma che nel maggio 2012 ha interessato Emilia-Romagna, Veneto e Lombardia. Il sistema SISMOCELL trova applicazione nell’ambito degli interventi di adeguamento sismico di edifici prefabbricati monopiano progettati e realizzati senza criteri antisismici, in particolare come soluzione al problema dell’intervento sul nodo trave-pilastro, nel caso di travi di copertura semplicemente appoggiate ai pilastri. Lo studio effettuato ha l’obiettivo di individuare una tipologia d’intervento che risolva la carenza principale di queste strutture, dovuta alla mancanza di collegamento meccanico tra gli elementi strutturali, inserendosi nel quadro delineato dal D.L. 74/2012. Il requisito di evitare modifiche sostanziali dello schema statico della struttura ha reso necessario affrontare il problema in maniera diversa rispetto ai tradizionali metodi d’intervento, evitando la realizzazione di un nodo rigido che può comportare un considerevole trasferimento degli sforzi al resto della struttura, rendendo necessari interventi di rinforzo dei pilastri o addirittura a livello delle fondazioni. La volontà di individuare un sistema che non si limitasse a risolvere il problema della mancanza di collegamento meccanico, ma in grado anche di dissipare energia ha incentivato una collaborazione tra l’Università di Bologna e il gruppo Reglass di Minerbio, leader nel campo dei materiali compositi in fibra di carbonio. Il sistema prevede l’utilizzo di tubi a plasticità controllata, con una sezione composta in acciaio e fibra di carbonio, dotati alle estremità di teste in acciaio. Fino a un prefissato valore di spostamento, lo scorrimento della trave rispetto al pilastro determina la compressione del cilindro contro le teste in acciaio, dissipando energia durante lo schiacciamento grazie alla instabilizzazione controllata del cilindro e consentendo di ridurre l’effetto della scossa sismica più rilevante.
Per verificare le prestazioni del sistema messo a punto, sono state effettuate una serie di prove sperimentali presso il laboratorio C.I.R.I. - Edilizia e Costruzioni dell’Università di Bologna, i cui risultati hanno mostrato l’esistenza di ottime risorse plastiche e la possibilità di schematizzare i grafici forza-accorciamento con un comportamento di tipo elasto-plastico equivalente in termini di energia assorbita. La deformazione limite di SISMOCELL, corrispondente al suo completo schiacciamento, è stata calcolata in modo tale da evitare il fenomeno della perdita d’appoggio e garantisce un fine corsa al sistema.
Il sistema prevede l’installazione, per ogni nodo trave-pilastro, di un modulo base costituito da due SISMOCELL, sostenuti da un’unica barra filettata e separati dall’elemento di collegamento alla trave, in modo tale che l’azione sismica possa essere assorbita in entrambe le direzioni.
I collegamenti alla testa del pilastro e della trave possono essere realizzati in diversi modi secondo metodologie convenzionali e sono dimensionati seguendo il criterio della gerarchia delle resistenze, con il vantaggio di una forza di ancoraggio nota, in quanto non viene superata durante lo scorrimento della trave.
Sono stati progettati alcune tipologie di tubi a plasticità controllata, con diversi livelli di forza di plasticizzazione equivalente, diversi valori di energia assorbita e diversi valori di deformazione massima consentita.