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Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Dottorando Vittorio CAPOZZI

NAPOLI, 3 NOVEMBRE 2009. Dottorato di ricerca in Rischio Sismico. Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Dottorando Vittorio CAPOZZI. Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università degli studi di Napoli “Federico II”, Napoli, vittorio.capozzi@unina.it.

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Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Dottorando Vittorio CAPOZZI

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Presentation Transcript

  1. NAPOLI, 3 NOVEMBRE 2009 Dottorato di ricerca in Rischio Sismico Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Dottorando Vittorio CAPOZZI Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università degli studi di Napoli “Federico II”, Napoli, vittorio.capozzi@unina.it UNINA Prof. Aldo ZOLLO Coordinatore del collegio dei docenti Prof. Ing. Edoardo COSENZA Tutor Prof. Ing. Gennaro MAGLIULO Referente Prof. Ing. Giovanni FABBROCINO Referente

  2. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • DEFINIZIONE DI STRUTTURA PREFABBRICATA STRUTTURA REALIZZATA MEDIANTE L’ASSOCIAZIONE E/O IL COMPLETAMENTO IN OPERA DI PIÙ ELEMENTI COSTRUITI IN STABILIMENTO O A PIÈ D’OPERA Riduzione del lavoro manuale derivante dall’organizzazione interna del lavoro e dalla utilizzazione di macchine in stabilimento Utilizzazione di casseforme speciali riutilizzabili e realizzazione di forme complesse per ridurre, a parità di prestazioni, la quantità di materiale utilizzato Continuità del ciclo produttivo per la indipendenza dalle condizioni climatiche e miglioramento delle condizioni di lavoro in ambiente protetto Riduzione dei tempi di costruzione per il minor numero di operazioni da compiere e per la minor dipendenza dai tempi di maturazione dei getti CIRCA 500 AZIENDE OPERANTI NEL SETTORE CON 20000 ADDETTI

  3. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • NORMATIVA DI RIFERIMENTO D.M.LL.PP. 3/12/1987 “Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo delle strutture prefabbricate” D.M.LL.PP. 16/01/1996 “Norme tecniche per il calcolo, l’esecuzione e il collaudo delle strutture in c.a. normale e precompresso e per le strutture metalliche” D.M.LL.PP. 16/01/1996 “Norme tecniche per le costruzioni in zona sismica” O.P.C.M. 3431 05/05/2005 “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica” D.M.I.T. 14/09/2005 “Norme tecniche per le costruzioni” Eurocode 8 part 1.1 “Design of structures for earthquake resistance: general rules, seismic action and rules for buildings” D.M.I. 14/01/2008 “Norme tecniche per le costruzioni” Istruzioni C.N.R. 10025 “Istruzioni per il progetto, l’esecuzione ed il collaudo delle strutture prefabbricate in Calcestruzzo” Istruzioni C.N.R. 10018 “Apparecchi di appoggio per le costruzioni” “il collegamento tra gli elementi prefabbricati influenza in modo sostanziale il comportamento statico dell’organismo strutturale e quindi anche la sua risposta sotto azioni sismiche “ Collegamenti situati al di fuori di zone di possibile comportamento inelastico che quindi non modificano le capacità dissipative della struttura rispetto al caso monolitico Collegamenti situati nelle zone critiche alle estremità delle travi e dei pilastri ma sovradimensionati in maniera tale da spostare la plasticizzazione in zone attigua all’interno dell’elemento Collegamenti situati nelle zone critiche alle estremità delle travi e dei pilastri e dotati delle necessarie caratteristiche in termini di duttilità e di quantità di energia dissipabile

  4. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • MOTIVI DELLA RICERCA È ampiamente sentita oggi la necessità di dare una esaustiva e razionale soluzione ai problemi inerenti la progettazione sismica degli edifici dando pratica applicazione ai criteri di duttilità e gerarchia delle resistenze Esistono ricerche su scala nazionale ed europea [Saisi e altri, 1998 – Biondini e altri, 2003] mirate all’analisi dell’insieme strutturale per la valutazione delle risorse duttili e della conseguente capacità dissipativa sotto azione sismica e per il corretto calcolo dei principali elementi (travi, colonna …). Non è ancora stato oggetto di indagine approfondita e generalizzata lo studio dei collegamenti tra elementi prefabbricati considerati nella loro specificità e nei riguardi delle conseguenze che tale specificità introduce nel comportamento strutturale d’insieme.

  5. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • OBIETTIVI DELLA RICERCA Vi è dunque la necessità di dare una soluzione scientificamente corretta e completa ai problemi della progettazione dei nodi e delle unioni delle strutture prefabbricate SVILUPPO DI MODELLI TEORICI, BASATI SU APPROCCI MECCANICI, DEL COMPORTAMENTO SISMICO DI TALI COLLEGAMENTI STUDIO SPERIMENTALE DELLE CARATTERISTICHE MECCANICHE DI ALCUNE TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTI (Resistenza, Duttilità, Dissipazione, Deformazione, Degrado e Danno) • DETERMINAZIONE DELLE CURVE FORZA-SPOSTAMENTO SIA PER QUANTO CONCERNE LA PARTE MONOTONA CHE QUELLA CICLICA La conoscenza per ciascun collegamento dei parametri di riferimento consentirà di implementare gli stessi in modelli computazionali parziali o globali.

  6. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • TIPOLOGIE DI CONNESSIONI Le connessioni sono necessariamente realizzate in sito, per tale ragione devono soddisfare dei requisiti indispensabili: DEVONO ESSERE CONCEPITE ED ESEGUITE IN MODO DA RISPECCHIARE FEDELMENTE GLI SCHEMI DI CALCOLO IPOTIZZATI DEVONO GARANTIRE SEMPLICITA’ E VELOCITA’ ESECUTIVA DEVONO CONSENTIRE LE NECESSARIE TOLLERANZE DI COSTRUZIONE Queste possono essere classificate in relazione a numerosi criteri ESECUZIONE COSTRUTTIVA MATERIALI UTILIZZATI AZIONE STATICA TRASMESSA ELEMENTI STRUTTURALI DA COLLEGARE 6 5 TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTO

  7. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • TIPOLOGIE DI CONNESSIONI UNIONE FONDAZIONE - PILASTRO UNIONE PILASTRO - TRAVE UNIONE TRAVE – COPERTURA UNIONE TRA ELEMENTI DI COPERTURA UNIONE TRA PANNELLI E STRUTTURA GRADO DI VINCOLO: UNIONI ARTICOLATE (W < 0.15) UNIONI SEMI-ARTICOLATA UNIONI RIGIDE (W > 0.9 – 0.95) 7

  8. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • COLLEGAMENTI TRAVE-PILASTRO MAGGIORMENTE DIFFUSI IN ITALIA • COLLEGAMENTO CON CUSCINETTI IN GOMMA (neoprene, elastomero, elastomero armato) O IN MALTA CEMENTIZIA (edifici esistenti) • COLLEGAMENTO CON SPINOTTI (edifici attuali) • COLLEGAMENTO IBRIDO (IL FUTURO?) 8

  9. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • MOTIVI DELLA RICERCA Le conoscenze acquisite rivelano che in molte delle strutture prefabbricate esistenti i collegamenti trave – pilastro sono ad attrito (calcestruzzo-neoprene) e dunque presentano una elevata vulnerabilità sismica. Ciò è confermato dal fatto che è stato osservato che durante il terremoto del Friuli il motivo di collasso delle strutture prefabbricate è stato per perdita di appoggio di connessioni ad attrito. • Circolare del Ministero dei LL.PP. 6 Febbraio 1965 n° 1422 “Nei giunti orizzontali il rapporto tra l’azione tagliante massima T e l’azione assiale di compressione N concomitante deve essere T/N < 0,35. Se le precedenti condizioni non sono verificate, l’azione tagliante deve essere per intero assorbita da armature metalliche localizzate o diffuse. “ • D.M. LL.PP. 3 Dicembre 1987 “In zona sismica non sono consentiti appoggi nei quali la trasmissione di forze orizzontali sia affidata al solo attrito.“

  10. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • MOTIVI DELLA RICERCA Sono state effettuate analisi statiche e dinamiche non lineari su edifici esistenti tipo. (Magliulo G., Fabbrocino G., Manfredi G. (2008). “Seismic assessment of existing precast industrial buildings using static and dynamic non linear analyses”, Engineering structures). Si è utilizzato per le ADNL il terremoto di El Centro (Imperial Valley ’40) scalato secondo uno spettro relativo ad una zona italiana di media sismicità (zona 2) con terreno di tipo C. Si è assunto un coefficiente d’attrito calcestruzzo-neoprene, ricavato dalla bibliografia, pari a 0,6. I risultati delle analisi numeriche hanno evidenziato la bassa resistenza alle azioni sismiche da parte degli edifici prefabbricati industriali realizzati in Italia prima del 1970; essi, infatti, anche per terremoti di media intensità, possono collassare per perdita di appoggio. Pilastro laterale Pilastro d’angolo El Centro El Centro

  11. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • BIBLIOGRAFIA CNR 10018 (1999) UNI-EN 1337:3 (2005) PCI Handbook (1985) Schrage (1981) = Sforzo normale in N/mm2 dovuto ai carichi verticali GRANDE VARIABILITA’ E INCERTEZZA SUI SETUP USATI PER LE PROVE

  12. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PROVE EFFETTUATE Per valutare il coefficiente d’attrito tra neoprene e calcestruzzo sono state progettate 3 tipologie di prove: • Prove per la determinazione dei parametri meccanici della gomma • Tilting test: Prove di attrito su piano inclinato (N=0) • Pulling Test: Prove di attrito sotto elevato carico assiale imposto (N>0)

  13. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PROVA DI DUREZZA Le prove di durezza sono eseguite in accordo alla norma tedesca ISO DIN 48:la durezza IRHD è calcolata utilizzando il metodo N. Durometro Punzone tipo N Dalla durezza si determina il modulo di elasticità trasversale della gomma

  14. Napoli, 3 Novembre 2009 B A F E Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • TILTING TEST – Setup di prova Telaio inclinabile con vite senza fine 2 trasduttori LVDT verticali per la misura dell’angolo d’inclinazione (E – F) 2 trasduttori LVDT per la misura dello spostamento ed il bilanciamento delle forze (A – B) Dimensioni dei campioni di neoprene: 20 x 9 cm e 25 x 20 cm

  15. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • TILTING TEST – Risultati delle prove Funzione densità di probabilità Valore stimato Intervallo[ 0,432 ; 0,552 ]

  16. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PULLING TEST – Setup della prova iniziale Prof. a doppia T Barra filettata Martinetto 500kN HEA 180 Martinetto 500kN Piastra di acciaio Barre Φ26 Teflon Culla Blocco di cls Piastre in acciaio Tirafondi Φ18 Basette di neoprene

  17. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PULLING TEST – Setup iniziale Vs Setup definitivo Setup definitivo Setup iniziale LVDT Boccola filettata Filo di lenza

  18. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PULLING TEST – Animazione

  19. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PULLING TEST – Risultati delle prove • Sono state realizzate 20 prove, 4 per ogni livello di sforzo normale • L’azione parallela alle superfici di neoprene e di calcestruzzo a contatto è monotonamente incrementata con una velocità pari a 0.02 mm/sec

  20. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PULLING TEST – Risultati delle prove Maggiore velocità di esecuzione della prova

  21. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PULLING TEST – Risultati delle prove Variazione di m al variare di s <1% ≈10% Formulazione analitica proposta

  22. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • Collegamento Trave - Pilastro ad attrito CONCLUSIONI • Il coefficiente d’attrito statico determinato mediante prove sperimentali su piano inclinato (N=0) è risultato dell’ordine m = 0,5 • Il coefficiente d’attrito statico determinato mediante prove sperimentali con tensione assiale variabile s = 1.7 - 5.3N/mmq risulta dell’ordine 0,13 – 0,10 • Il coefficiente d’attrito diminuisce all’aumentare dello sforzo normale • I bassi valori del coefficiente di attrito restituiti dalle prove ed i risultati delle analisi numeriche riportati in altri lavori mettono in evidenza la bassa resistenza alle azioni sismiche da parte degli edifici prefabbricati industriali realizzati in Italia prima del 1970; essi, infatti, anche per terremoti di media intensità, possono collassare per perdita di appoggio

  23. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • COLLEGAMENTO CON SPINOTTI METALLICI

  24. Napoli, 3 Novembre 2009 V V Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • CALCOLO DELLA RESISTENZA DI UNA CONNESSIONE SPINOTTATA Nel valutare la resistenza di una connessione spinottata bisogna innanzitutto fare differenza tra due tipologie di azione : AZIONE SPINOTTO CONTRO IL NUCLEO DI CALCESTRUZZO AZIONE SPINOTTO CONTRO IL COPRIFERRO DI CALCESTRUZZO Snervamento della barra e schiacciamento del calcestruzzo Spacco (splitting) del calcestruzzo

  25. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • CALCOLO DELLA RESISTENZA DI UNA CONNESSIONE SPINOTTATA Le formulazioni analitiche disponibili in letteratura sono : Istruzioni CNR 10025 del 1984 Tensione di progetto dell’ acciaio Resistenza a compressione di progetto del calcestruzzo Diametro della barra Coefficiente correttivo =1.2 in assenza confinamento

  26. Napoli, 3 Novembre 2009 V Copriferro laterale Copriferro inferiore Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • CALCOLO DELLA RESISTENZA DI UNA CONNESSIONE SPINOTTATA Teoria di Tassios e Vintzeleou AZIONE CONTRO IL NUCLEO - CARICO MONOTONO : Snervamento della barra e simultanea rottura per schiacciamento del cls Copriferro in direzione della forza Diametro della barra Resistenza a trazione del calcestruzzo AZIONE CONTRO IL NUCLEO - CARICO CICLICO : Snervamento della barra e simultanea rottura per schiacciamento del cls Tensione di progetto dell’ acciaio Resistenza a compressione di progetto del calcestruzzo Resistenza a trazione del calcestruzzo Diametro della barra Base resistente della sezione Diametro della barra AZIONE CONTRO IL RICOPRIMENTO : Spacco del calcestruzzo nella direzione della forza (bottom splitting) AZIONE CONTRO IL RICOPRIMENTO : Spacco del calcestruzzo nella direzione ortogonale alla forza (side splitting)

  27. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • CALCOLO DELLA RESISTENZA DI UNA CONNESSIONE SPINOTTATA Teoria di Soroushian - Obaseki - Rojas AZIONE CONTRO IL NUCLEO : Snervamento della barra e simultanea rottura per schiacciamento del cls Resistenza a trazione del calcestruzzo Coefficiente che tiene conto dell’interazione barra-cls Diametro della barra Base della sezione db= diametro delle barre spinotto , Es= modulo di Young dell’acciaio fb= resistenza portante del calcestruzzo ; c = lunghezza della zona di calcestruzzo schiacciata fy= tensione di snervamento della barra ; T = forza assiale della barra spinotto , Ty = forza assiale di snervamento della barra AZIONE CONTRO IL RICOPRIMENTO : Spacco del calcestruzzo

  28. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA

  29. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA

  30. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA CONDIZIONI STANDARD : - Curve molto vicine tra loro - Grande variabilità con il diametro

  31. Napoli, 3 Novembre 2009 RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL NUCLEO DI CALCESTRUZZO V e TASSIOS - e = 0 CNR 10025 SOROUSHIAN TASSIOS - e=10mm TASSIOS - e=50mm CONDIZIONI STANDARD: - Curve molto vicine tra loro - Grande variabilità con il diametro PRESENZA DI ECCENTRICITA’ : - Validità equazione di TASSIOS - Forte riduzione della resistenza Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA

  32. Napoli, 3 Novembre 2009 TASSIOS - e = 0 CNR 10025 SOROUSHIAN TASSIOS - e=10mm TASSIOS - e=50mm TASSIOS – Carico ciclico Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL NUCLEO DI CALCESTRUZZO CONDIZIONI STANDARD: - Curve molto vicine tra loro - Grande variabilità con il diametro PRESENZA DI ECCENTRICITA’ : - Validità equazione di TASSIOS - Forte riduzione della resistenza CARICO CICLICO : - Validità equazione di Tassios - Dimezzamento della resistenza

  33. Napoli, 3 Novembre 2009 RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL NUCLEO DI CALCESTRUZZO ED IN PRESENZA DI SFORZO ASSIALE NELLA BARRA T = 0,3 Ty T V CNR La CNR non tiene conto di tale condizione di carico Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA

  34. Napoli, 3 Novembre 2009 CNR SOROUSHIAN - T = 0,3Ty Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL NUCLEO DI CALCESTRUZZO ED IN PRESENZA DI SFORZO ASSIALE NELLA BARRA T = 0,3 Ty TASSIOS - T = 0,3Ty La CNR non tenendo in conto tale condizione di carico fornisce dei valori più elevati . Per valori dello sforzo assiale bassi e per piccoli diametri le curve sono ancora comparabili, ma se lo sforzo assiale inizia a divenire significativo la CNR non è utilizzabile

  35. Napoli, 3 Novembre 2009 RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL COPRIFERRO DI CALCESTRUZZO V TASSIOS SOROUSHIAN Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA

  36. Napoli, 3 Novembre 2009 Staffe f 12 Staffe f 10 Staffe f 8 TASSIOS SOROUSHIAN Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL COPRIFERRO DI CALCESTRUZZO Soroushian tiene in conto la presenza delle staffe

  37. Napoli, 3 Novembre 2009 RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL COPRIFERRO DI CALCESTRUZZO Staffe f 12 Staffe f 10 Staffe f 8 TASSIOS SOROUSHIAN CNR 10025 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA Dal grafico si nota che l’espressione fornita nelle CNR non risulta cautelativa nel valutare la resistenza in tali condizioni , in quanto i valori sono circa il doppio di quelli forniti dalle altre formule

  38. Napoli, 3 Novembre 2009 RESISTENZA DI UNA BARRA SPINOTTO AL VARIARE DEL DIAMETRO CON FORZA SPINGENTE CONTRO IL COPRIFERRO DI CALCESTRUZZO V TASSIOS – Side splitting SOROUSHIAN CNR 10025 TASSIOS – Bottom splitting Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA

  39. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA RESISTENZA DI PROGETTO AL VARIARE DEL COPRIFERRO PER UN FISSATO DIAMETRO DELLA BARRA (F 26) Tassios – Snervamento della barra e schiacciamento del calcestruzzo Tassios – Bottom splitting

  40. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA RESISTENZA DI PROGETTO AL VARIARE DEL COPRIFERRO PER UN FISSATO DIAMETRO DELLA BARRA (F 26) Tassios – Snervamento della barra e schiacciamento del calcestruzzo CNR Soroushian – Azione contro il nucleo Soroushian – Azione contro il copriferro Tassios – Side splitting Tassios – Bottom splitting Si nota ancora una volta che l’espressione fornita dalla CNR non tiene conto del valore del copriferro

  41. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • ANALISI PARAMETRICA: CONCLUSIONI Alla luce di tale analisi risulta evidente di come le connessioni siano l’elemento critico nelle strutture prefabbricate In particolare si è constatato che non esiste una formulazione presente nella CNR 10025 che consenta di progettare i collegamenti tenendo conto di tutti i parametri geometrici e meccanici che intervengono. Per indagare sul loro comportamento bisogna rifarsi alla letteratura straniera In tale contesto si è sentita l’esigenza di programmare una campagna di prove sperimentali per indagare sul comportamento di una connessione spinottata In particolare si vuole caratterizzare il collegamento sia in termini di resistenza che in termini di duttilità, rigidezza e degrado ciclico

  42. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTO TRAVE – PILASTRO DA TESTARE COLLEGAMENTO CON SPINOTTI METALLICI SENZA SOLETTA COLLABORANTE (nodo sommitale) COLLEGAMENTO CON SPINOTTI METALLICI, MENSOLA TOZZA E SOLETTA COLLABORANTE(nodo intermedio)

  43. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PROGRAMMA DI PROVA Prova monotona (controllo di spostamento) Prova quasi-statiche cicliche Comportamenti duttili caratterizzati da una notevole deformazione plastica Gruppi di 3 cicli di eguale ampiezza che si succedono via via con incrementi d fino al limite ultimo o di fine prova L’ampiezza del ciclomin(d1=dy/4;d1=da/4;d1=dt/4 ;d1=du/4) Comportamento fragile senza deformazione plastica d=d1 Comportamento sovraresistente

  44. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PROVE DA EFFETTUARE COLLEGAMENTO CON SPINOTTI METALLICI SENZA SOLETTA COLLABORANTE sono state progettate: • Prove a taglio in direzione longitudinale (forza applicata lungo l’asse della trave) INDICAZIONI EC2, EC8 e CNR 10025/’84 • Il numero di prove previsto per la tipologia di prova è: • 1prova monotona • 1 prove quasi-statiche cicliche con spostamento imposto ad ampiezza crescente COLLEGAMENTO SENZA SOLETTA = 2 PROVE

  45. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PROVA DI RESISTENZA A TAGLIO IN DIREZIONE LONGITUDINALE Barra verticale Martinetto verticale 500 kN Doppio strato di teflon Blocco di calcestruzzo 60 cm x 60 cm e di lunghezza 210 cm (trave) Basetta forata di neoprene 1 cm Attuatore 500 KN Spinotto F26 Sistema a slitta Asola Barre precompresse Doppio strato di teflon Blocco di calcestruzzo 60 cm x 60 cm ed altezza 130 cm (pilastro) Barre precompresse Sistema di barre Vincolo a terra

  46. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PROVE DA EFFETTUARE • COLLEGAMENTO CON SPINOTTI METALLICI CON SOLETTA COLLABORANTE sono state progettate: • Prove a flessione • Il numero di prove previsto per questa tipologia di prova è: • 2prove monotone per caratterizzare la curva costitutiva forza-spostamento nei due versi • 1 prove quasi-statiche cicliche con spostamento imposto ad ampiezza crescente COLLEGAMENTO CON SOLETTA = 3 PROVE TOTALE = 5 PROVE

  47. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • PROVA DI RESISTENZA A FLESSIONE CON SOLETTA COLLABORANTE Spinotto M12 Soletta collaborante di spessore 10 cm Manicotto HD combi-anchor Piastrina in acciaio dado e rondella Spinotto M26 Blocco di calcestruzzo 60 cm x 60 cm ed altezza 275 cm (pilastro) Blocco di calcestruzzo 60 cm x 60 cm e di lunghezza 190 cm (trave) Neoprene Mensola tozza Barre precompresse Attuatore 500 KN Sezione scatolare in acciaio

  48. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • CONCLUSIONI • La dettagliata ricerca bibliografica condotta ha fatto rilevare lacune nella conoscenza teorica e sperimentale delle caratteristiche meccaniche dei collegamenti trave-pilastro spinottati • Sono stati progettati diversi gruppi di prove, in modo da indagare, per ciascuno di essi, il comportamento meccanico del collegamento soggetto ad una determinata azione: taglio nella direzione dell’asse della trave e flessione • La fase progettuale è terminata ed è iniziato l’allestimento dei set up delle prove

  49. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • CONCLUSIONI • E’ stata osservata una grande difficoltà nel prevedere teoricamente l’esito della prova a causa della differenza tra le varie formulazioni presenti in bibliografia • L’ampia indagine di letteratura e l’analisi parametrica svolta ci consentono di affermare che: • la resistenza è fortemente condizionata dal copriferro • la variazione della resistenza con il copriferro è molto più elevata rispetto a quanto accade con il diametro. • il valore della resistenza non è sufficiente a caratterizzare la connessione in modo completo • mancanza di studi in condizioni di carico ciclico 49

  50. Napoli, 3 Novembre 2009 Comportamento sismico dei collegamenti nelle strutture prefabbricate Vittorio Capozzi UNINA • CONNESSIONI INNOVATIVE IBRIDE Caratterizzata dalla contemporanea presenza di cavi non aderenti post-tesi e armatura ordinaria, tale connessione è stata studiata per ridurre il livello di danneggiamento negli elementi in prefabbricato garantendo l’apertura e la chiusura di una fessura all’interfaccia trave-colonna ed un’ adeguata dissipazione energetica tramite lo snervamento dell’armatura ordinaria oggi sostituita da dissipatori esterni facilmente sostituibili in caso di danneggiamento sismico. 50

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