SOLAIO COMPOUND: il Solaio antisismico misto legno calcestruzzo

Prove sismiche ENEA su tavola vibrante

Il progetto di ricerca CAMPEC (WP2), condotto dall’ENEA in collaborazione con l’Università di Messina e la Coperlegno, aveva come oggetto le case “Cicala” di Messina, tra le poche a superare il disastroso evento sismico del 1908; l’obiettivo era quello di definire un intervento di miglioramento sismico che coniugasse l’esigenza di conservare la memoria storica delle costruzioni dell’epoca con i requisiti di sicurezza attualmente richiesti. Oltre ad interventi sulle murature portanti con tecniche innovative mediante l’uso di compositi a matrice polimerica (FRP), si ritenne opportuno sostituire gli esistenti solai lignei con solai in legno di nuova realizzazione, che consentissero da un lato di non incrementare i carichi verticali agenti sulle murature e, quindi, le masse sismiche, dall’altro di realizzare un adeguato diaframma rigido tra le strutture portanti verticali.

Lo studio prevedeva l’analisi sperimentale su tavola vibrante (presso il Centro Ricerche Casaccia dell’ENEA) di un modello in scala di un modulo tipico, mediante l’uso di accelerogrammi compatibili con lo spettro di risposta della Normativa Sismica Italiana e di un accelerogramma near source. Un’analisi preliminare sulle registrazioni disponibili ha condotto alla scelta della registrazione ottenuta in prossimità dell’epicentro del terremoto di Tabas (Iran) del 16 settembre 1978, che contemperava le esigenza di sollecitare in maniera significativa la struttura nel rispetto dei limiti della tavola vibrante in termini di spostamento, velocità ed accelerazione.

È stato quindi costruito un modello di dimensioni 2.60*3.50 m, in scala circa 1:2 di un modulo di una delle due “stecche” di case Cicala, con strutture verticali in muratura di mattoni e strutture orizzontali a volte in mattoni, al primo livello, e con solaio Compound in copertura.

Il solaio, a due falde di luce netta pari a 210 mm, ciascuna formata da tre travetti in legno lamellare posti ad interasse di interasse pari a 660 mm, è stato strumentato con:
- 2 accelerometri capacitivi PCB, mod. 3701D3FA20G, sensibilità 80 g, in direzione verticale posti in mezzeria ai due travetti centrali di ciascuna falda;
- 2 trasduttori di spostamento relativo tipo LVDT a filo, mod. WDS-300-MP(W)-C-P, sensibilità 60 g;
- 2 trasduttori di spostamento relativo tipo laser. Optical displacement, mod. LD1605-200, sensibilità 50g.

Sul modello sono state effettuate:

Fig. 6.2.1 – Strumentazione e PSD delle prove di caratterizzazione dinamica

a) prove di caratterizzazione dinamica del solaio;
b) prove sismiche fino al danneggiamento delle strutture portanti in muratura;
c) prove sismiche fino al collasso della struttura consolidata.

Il consolidamento effettuato tra le fasi b) e c), ha interessato esclusivamente la muratura, non avendo le strutture orizzontali riportato alcun danno nel corso della fase b). Lo studio sperimentale è stato accompagnato da uno studio numerico su un modello ad elementi finiti dell’intera struttura e dall’analisi dei dati per l’identificazione delle proprietà dinamiche del modello.

Prove di caratterizzazione dinamica del solaio

Per la caratterizzazione dinamica il solaio è stato eccitato imprimendo impulsi a varia intensità con un martello strumentato (Impulse force hammer mod. 086c20) della PCB (Figura 6.2.1). I risultati hanno evidenziato la prima frequenza propria del solaio pari a 78 Hz, compatibile con i dati teorici di rigidezza dello stesso. Inoltre tale frequenza resta costante al crescere dell’intensità dell’impulso, a dimostrazione di un comportamento lineare del solaio stesso.

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