Introduzione Capitolo 1 ____________________________________________________________________
Capitolo 1
Introduzione
La progettazione delle strutture sismo-resistenti è una disciplina molto recente della tecnica della costruzioni, che ha avuto inizio solo nella seconda metà del XX secolo ma, a fronte dei molti risultati sperimentali ottenuti in ambito scientifico, non vede ancora una introduzione completa di queste conoscenze acquisite nelle norme di ausilio alla progettazione.
Nel campo della progettazione strutturale, quella sismoresistente rappresenta un ramo in continua evoluzione, grazie all’incremento delle possibilità di calcolo fornite dagli strumenti di analisi (calcolatori elettronici e algoritmi di risoluzione più potenti) ed a una più approfondita conoscenza dei terremoti. Lo scopo delle attività svolte dai ricercatori e dai progettisti è una migliore definizione dell’azione sismica e di soluzioni costruttive adatte alla progettazione ordinaria.
Le attuali norme propongono un metodo di progettazione agli stati limite, basato sulle prestazioni, per cui le strutture riescono a resistere anche a terremoti di elevata
Introduzione Capitolo 1 ____________________________________________________________________ entità facendo ricorso alle loro risorse post-elastiche. Questa capacità delle strutture è insita nella loro possibilità di esibire un comportamento duttile, fornita alla struttura attraverso un’accurata progettazione sismoresistente effettuata con una ponderata scelta della tipologia strutturale, del materiale e con la sistematica attenzione ai particolari costruttivi.
Tra le tipologie di telaio, quelli resistenti a momento sono ad oggi considerati quelli ideali per questo tipo di progettazione: tale tipologia strutturale può essere realizzata in acciaio, in cemento armato oppure in soluzione composta acciaio-calcestruzzo. Le strutture composte acciaio-calcestruzzo sono ormai da qualche anno riconosciute quale valida alternativa alle strutture tradizionali sia per il loro favorevole rapporto resistenza/peso nonché rigidezza/peso, sia per la loro facilità e velocità di realizzazione. Coniugano, infatti, la duttilità intrinseca nel materiale acciaio con la monoliticità ed iperstaticità delle strutture in cemento armato.
L’Eurocodice 8, però, introduce sì i principi base della progettazione in zona sismica di strutture composte, ma non fornisce un sufficiente numero di soluzioni progettuali e costruttive per realizzarle nella pratica ordinaria. Soprattutto per quanto riguarda i nodi trave-colonna, si ha una carenza di tipologie strutturali e delle regole progettuali per realizzarli.
Appare quindi utile tentare di approfondire lo studio del comportamento di edifici a telaio in struttura mista acciaio-calcestruzzo ad elevata duttilità, fornendo al contempo, se possibile, soluzioni costruttive con regole di progetto soprattutto per quanto riguarda i nodi.
Nel corso degli ultimi anni, presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale dell’Università di Pisa, sono stati studiati alcuni sistemi costruttivi capaci di sintetizzare le qualità meccaniche proprie delle costruzioni in acciaio, con la semplicità di posa in opera delle costruzioni in cemento armato.
In particolare, con la ricerca europea denominata “PRECIOUS”, sono state sottoposte a prove di tipo statico e oligociclico sottostrutture in scala reale di nodi di edifici a telaio in struttura mista acciaio-calcestruzzo, per definirne le caratteristiche meccaniche così da potere trarne indicazioni progettuali utili per la loro realizzazione.
All’interno di questa campagna sperimentale, si colloca lo studio di un nodo trave-colonna a completo ripristino di resistenza composto acciaio-calcestruzzo, caratterizzato dalla presenza di una colonna tipo filled, ad oggi ancora poco studiata. Lo scopo di questa tesi è contribuire alla definizione di questa tipologia costruttiva, affinché risulti sia conveniente dal punto di vista della sua realizzazione che efficiente dal punto di vista strutturale in zona sismica. In particolare, in seguito alla
Introduzione Capitolo 1 ____________________________________________________________________ prima di una serie di prove sperimentali sul nodo in esame, denominato “Tipo 2”, si esegue uno studio accurato del trasferimento del momento dalla trave alla colonna attraverso il sistema di connessione nel nodo, nella configurazione solo acciaio, per poterne ottimizzare la conformazione nonché, in futuro, formalizzarne le regole progettuali.
In seguito all’analisi della prova effettuata sul provino nel Dipartimento di Ingegneria Strutturale dell’Università di Pisa, si descrive il modello agli elementi finiti creato e calibrato sui risultati del test.
Successivamente, si effettua un’analisi meccanica con il metodo delle componenti per la definizione di un modello meccanico-sperimentale, per poi definire la curva momento-rotazione del nodo, da inserire in programmi di analisi strutturale.
Concludendo, attraverso l’utilizzo dei risultati della prova sperimentale, del modello agli elementi finiti e della modellazione meccanica con il metodo delle componenti, si giunge a un’identificazione del comportamento del collegamento, con lo scopo di definire alcune regole progettuali da utilizzarsi nella pratica comune.
