Le connessioni dissipative per i tegoli a doppio T

I tegoli con doppia nervatura (π o TT)

I tegoli binervati “a doppio T” o “pigreco” sono elementi in cemento armato prefabbricato ad estradosso piano e sezione costante, composti da due nervature collegate in sommità da una soletta.

La larghezza modulare standard è generalmente di cm 250 e sono prodotti in diverse sezioni tipologiche, variabili da produttore a produttore, con altezze che dipendono dalla luce da coprire tra gli appoggi. Le differenti tipologie offrono anche diverse resistenze al fuoco, che possono variare da 60 a 120 minuti, arrivando in alcuni casi a 180 minuti.

I tegoli a doppio T vengono impiegati, senza getti integrativi, per la realizzazione di coperture piane o a falde, mentre, con getto integrativo di calcestruzzo sono spesso utilizzati come impalcati di calpestio intermedi. L'illuminazione e l'aereazione naturale sono ottenute attraverso la formazione di lucernari semplici o a shed. Lo smaltimento delle acque meteoriche è realizzato mediante lievi pendenze ottenute o dalla controfreccia conseguente alla precompressione dei tegoli o variando le quote di imposta delle travi principali.

In passato, la posa dei tegoli avveniva generalmente per semplice appoggio, nel caso di coperture, e con getto integrativo di collegamento e solidarizzazione nel caso di solai portanti.

Per i nuovi capannoni al fine di ridurre la vulnerabilità sismica delle coperture è previsto il collegamento dei tegoli alla struttura portante e tale collegamento viene eseguito mediante elementi e/o angolari metallici.

Il tegolo binervato risulta un elemento strutturale progettato per coprire grandi luci con peso ridotto. Alcuni confronti, presenti in letteratura nell’ambito delle strutture di copertura in cemento armato, evidenziano come la sezione sia quella più adatta a coprire grandi luci fino a 30 metri.

Nella pratica l’impiego di tali elementi avviene per coprire luci molto differenti che variano da pochi metri a decine di metri, anche in funzione del carico applicato.

La vulnerabilità sismica delle coperture in assenza di collegamenti

Gli elementi di copertura a tegoli binervati hanno evidenziato, nei recenti eventi sismici, ed in particolare nel sisma del 2012 in Emilia , un’elevata vulnerabilità legata all’assenza di collegamenti con le travi. Tegoli a doppio T con luci di decine di metri erano, in passato, appoggiati alle estremità sulle travi per pochi centimetri e quindi il minimo movimento poteva causarne la caduta.

I collegamenti dissipativi nei tegoli TT

Considerata la leggerezza, in rapporto alla luce, degli elementi di copertura binervati in cemento armato, assume particolare rilievo la realizzazione di adeguati collegamenti con le travi .

Per la specifica applicazione, nei capannoni esistenti, è stata sviluppata la serie di dispositivi SismoBox (SB) in grado garantire il collegamento tra questi elementi e allo stesso tempo di dissipare parte dell’energia sismica.

I dispositivi SismoBox hanno forze di attivazione (taglie) e caratteristiche geometriche specifiche per facilitare il collegamento degli elementi secondari di copertura. L’ancoraggio alla trave è ottimizzato per permettere di realizzare il fissaggio direttamente con due tasselli meccanici o chimici di diametro 12 mm.

L’applicazione dei dispositivi SismoBox sulla copertura, in tutte le connessioni tra elementi, consente di sfruttare al meglio le capacità dissipative distribuite sulla struttura.

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Di seguito si riportano alcune immagini di collegamenti realizzati con dispositivi SismoBox in corrispondenza di tegoli di copertura con doppia nervatura.

Le prestazioni dei collegamenti dissipativi nei tegoli TT

Le modellazioni numeriche effettuate in campo lineare e non lineare, hanno evidenziato l’elevata efficienza dei dispositivi SismoBox nel ridurre le sollecitazioni dovute all’azione sismica.

Analizzando, ad esempio, differenti modelli tridimensionali della struttura con dispositivi dissipativi SismoBox, si sono ottenute riduzioni di sollecitazioni indotte dall’azione sismica con un valore medio di sollecitazioni in caso di connessioni dissipative dell’ordine del 30% inferiore rispetto a quelle ottenute con la realizzazione di collegamenti rigidi.

Per uno stesso modello strutturale, risulta interessante la quantificazione della riduzione della sollecitazione complessiva di taglio alla base dei pilastri grazie ai dispositivi SismoBox rispetto a vincoli rigidi al variare dell’ intensità sismica di zona e della taglia del dispositivo.

I risultati indicano che la riduzione delle sollecitazioni è maggiore dove l’intensità sismica di progetto è più elevata. In particolare, le analisi sono state condotte su due siti a diversa sismicità: media a Ferrara e alta a Cosenza.

A parità di zona sismica, la riduzione percentuale del taglio complessivo alla base dei pilastri aumenta riducendo la forza di attivazione del dispositivo.

L’inserimento dei dispositivi a fusibile dissipativo, oltre a limitare l’azione sismica alla base dei pilastri, assolve anche alla funzione di limitare la forza trasversale applicata alle travi, e di conseguenza la sua deformazione fuori dal piano.

Effetto questo generalmente trascurato nella realizzazione di connessioni rigide tra tegoli e travi, senza considerare che le travi non sono pensate per assorbire azioni ortogonali al proprio piano.

La presenza di collegamenti a fusibile sulle due nervature del tegolo riduce anche i momenti trasversali sulle travi dovuti alla presenza di un doppio collegamento. In questa configurazione la presenza di collegamenti rigidi induce delle azioni trasversali sulle travi e degli incrementi di sollecitazione sui collegamenti di entità tale da comprometterne la resistenza.

In conclusione, si evidenzia come l’ottimizzazione della scelta della taglia dei dispositivi consente di ridurre in modo significativo le azioni trasmesse a livello della copertura tra le travi e i tegoli, assorbendo parte dell’energia del sisma grazie all’utilizzo di dispositivi SismoBox a fusibile dissipativo.

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