Home Nuove TecnologieNews

Nuove Tecnologie. Miglioramento sismico di strutture industriali esistenti: interventi sulle connessioni trave-pilastro

Gran parte del patrimonio edilizio industriale italiano è stato concepito con criteri sismici ormai superati dall’evoluzione normativa, sia per quanto riguarda l’entità delle azioni che per lo sfruttamento delle risorse plastiche delle sezioni. Le connessioni trave-pilastro sono tra i punti più efficaci su cui intervenire per migliorare le prestazioni sismiche della struttura. Edilmatic propone un dispositivo che si adatta a diversi approcci progettuali: vediamo quali.

Pubbl. il 31 marzo 2022 ore 05:19

Carenze strutturali degli edifici industriali prefabbricati

Un tipico e pericolosissimo meccanismo di collasso negli edifici industriali è la perdita di appoggio delle travi: se non vengono adeguatamente collegate ai pilastri, esse possono scivolare fino a perdere l’appoggio, generando un collasso molto grave che coinvolge tutta la copertura. La prima indagine da eseguire su una struttura esistente riguarda la presenza e l’efficacia dei collegamenti tra gli elementi strutturali. Nell’ampia casistica di criticità che si possono incontrare, rientrano:

·        elementi semplicemente appoggiati, senza specifici vincoli;

·        scarsa lunghezza d’appoggio di travi e tegoli;

·        degrado del calcestruzzo nelle zone d’appoggio;

·        insufficiente spinottatura degli elementi;

·        assenza di accorgimenti volti ad impedire il ribaltamento delle travi.

Per i pannelli prefabbricati, invece, il meccanismo di collasso più comune è il ribaltamento fuori piano, che si ha quando i ritegni dei pannelli ai pilastri o alle travi cedono e, di conseguenza, il pannello è spinto a cadere verso l’esterno dell’edificio. Questo è un tipo di collasso locale, perché coinvolge solo una parte dell’edificio.

Occorre ricordare che il più comune schema strutturale di un edificio industriale prefabbricato è di tipo isostatico, essendo costituito da travi in appoggio su pilastri e da elementi di copertura in appoggio sulle travi. Una tale tipologia strutturale sfrutta in modo assai limitato la capacità di plasticizzazione e la duttilità delle sezioni in calcestruzzo armato. L’idea di fondo dell’intervento di miglioramento è quella di inserire degli appositi connettori nei nodi strutturali ritenuti critici. Sono possibili due diverse strategie di intervento: dissipativa oppure in campo elastico. L’inserimento di connettori dissipativi consente di migliorare il comportamento complessivo, globale, dell’edificio, pertanto con un intervento locale si ottiene un beneficio globale. 

Figura 1. Nodo trave-pilastro con connettori EDIL TP-N installati.

Figura 2. Portale isostatico (sopra), portale iperstatico a seguito dell’inserimento dei connettori (sotto).

Nel corso degli anni, l’evoluzione normativa ha via via incrementato le sollecitazioni sismiche da tenere in conto nella progettazione. Gli edifici industriali più vecchi sono dunque stati progettati per sollecitazioni significativamente inferiori a quelle attualmente richieste e, per di più, con scarso sfruttamento delle risorse plastiche dei materiali. Per sopperire a questa lacuna, uno dei punti più efficaci su cui intervenire è il collegamento tra travi e pilastri. A tal fine, Edilmatic propone il dispositivo di connessione EDIL TP-N, che può essere usato seguendo diversi approcci progettuali per soddisfare esigenze diverse.  

Il connettore EDIL TP-N è realizzato da due tubi telescopici in acciaio, collegati tra loro da archetti duttili sempre in acciaio. Durante l’azione del sisma gli archetti si plasticizzano, sviluppando una dissipazione di energia, mentre i due tubi scorrono uno dentro all’altro. Il connettore è fornito con una certificazione UNI EN 15129 ed è facilmente installabile lavorando dal basso e senza necessità di interrompere le attività nell’edificio.

Con l’installazione del connettore EDIL TP-N otteniamo due risultati: il primo è migliorare il comportamento strutturale complessivo dell’edificio, il secondo è realizzare un vincolo aggiuntivo tra trave e pilastro.

 

Connessioni trave-pilastro con EDIL TP-N: progettazione in campo elastico

Un problema che frequentemente si incontra nel consolidamento di edifici esistenti è l’elevato momento flettente al piede dei pilastri che si genera nelle combinazioni sismiche. Spesso le armature dei pilastri non sono in grado di garantire un sufficiente momento resistente. L’uso dei connettori Trave-Pilastro Edilmatic EDIL TP-N può sopperire a tale problematica: la loro presenza modifica lo schema strutturale dell’edificio, con la creazione di un incastro parziale sulla testa dei pilastri. La rigidezza del vincolo dipende dal valore della costante elastica dei dispositivi EDIL TP-N, che è garantito da prove di qualificazione condotte presso il Politecnico di Milano in accordo alla UNI EN 15129. La creazione di un incastro parziale nella connessione trave-pilastro riduce il momento al piede.

Tabella 1. Parametri di progetto del connettore EDIL TP-N, secondo UNI EN 15129

 

Connessione trave-pilastro con EDIL TP-N: progettazione in campo plastico

Il connettore Trave-Pilastro può, alternativamente, essere concepito come un elemento sacrificale che assorbe parte dell’energia dovuta al sisma, incrementando la capacità di dissipazione della struttura. La presenza dei connettori, dunque, aumenta sia lo smorzamento viscoso della struttura che la sua capacità di spostamento.

Figura 3. Curva forza-spostamento ciclica del connettore EDIL TP-N ottenuta sperimentalmente (sopra), curva forza-spostamento bi-lineare di progetto (sotto).

Secondo la norma europea UNI EN 15129, un dispositivo antisismico è un dispositivo in grado di modificare la risposta di una struttura durante l’azione sismica. La norma definisce le prestazioni che un dispositivo deve garantire e le procedure per il controllo di qualità. Il connettore EDIL TP-N è classificato dalla norma come dispositivo non lineare dipendente dallo spostamento: sono dispositivi progettati specificatamente per avere una curva forza-spostamento in grado di dissipare energia per isteresi, sia durante la fase in compressione che durante la fase in trazione. La curva forza-spostamento è idealizzabile con una bi-lineare, i cui parametri sono riportati nel certificato del dispositivo.

Per valutare l’efficacia dell’intervento di miglioramento, occorre eseguire un’analisi statica non-lineare, al fine di determinare la curva di capacità forza-spostamento della struttura a seguito dell’intervento.

Dalla curva di pushover è possibile calcolare lo smorzamento viscoso equivalente della struttura , che può arrivare a valori nell’ordine del 13-14%; sfruttando l’espressione 3.2.4 delle N.T.C. 2018, si ottiene il fattore di riduzione da applicare allo spettro:

La valutazione dell’efficacia dell’intervento risulta dal confronto tra spettro sovra-smorzato e curva di capacità pushover.

Figura 4. Confronto tra spettro sovra-smorzato e curva pushover.

 

ing. Artoni Federico, Ph.D.

EDILMATIC SRL

 

> Link ai video

> Scarica il catalogo

> Registrati al sito e scarica i disegni

 



Articolo letto 2151 volte

COME ASSOCIARSI

Associazione ISI
Ingegneria Sismica Italiana

Sede legale e operativa

via del Colosseo n. 62
00184 Roma (RM)

Contatti

segreteria@ingegneriasismicaitaliana.it

ingegneriasismicaitaliana@pec.it

(+39) 331 2696084

Be social

© 2024 ISI Ingegneria Sismica Italiana. All Rights Reserved . Partita iva: 02562780029 . Codice Fiscale: 96063240186 . Privacy & Cookie Policy