EUCENTRE – Risposta di un edificio esistente in c.a. progettato per soli carichi verticali: prove pushover in sito e analisi numeriche

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Contributo realizzato a cura di EUCENTRE

Il lavoro numerico sperimentale presentato è stato condotto nell’ambito del progetto di ricerca PRISMA (PiattafoRme cloud Interoperabili per SMArt-government), con l’obiettivo di studiare la risposta sismica delle costruzioni esistenti progettate secondo norme, ora superate, che sottostimano le azioni sismiche e non contemplano adeguati dettagli costruttivi. E’ stato individuato un edificio realizzato nella prima metà degli anni ’80 con struttura a telaio di due piani in calcestruzzo armato situato in provincia di Messina. La progettazione della prova, del relativo setup e sistema di attuazione è stata fatta sulla base del progetto originale, dei risultati di un rilievo geometrico e di una serie di test non distruttivi per la caratterizzazione dei materiali. La stima della capacità in termini di forza e spostamento è stata derivata da analisi pushover. Vari modelli non lineari hanno consentito di considerare diverse ipotesi riguardanti aspetti dubbi del comportamento strutturale, tra questi: rigidezza dei solai ed effettivo contributo dei tamponamenti.

 

L’edificio è stato sottoposto a serie di tre cicli pseudo-statici uni-direzionali ad ampiezza crescente. Poiché semplici analisi preliminari indicavano che il collasso sarebbe stato certamente caratterizzato dalla formazione di un piano debole al piano terreno, si è scelto di applicare il carico orizzontale al solo primo impalcato. Questo ha consentito di realizzare la struttura di riscontro all’interno del provino stesso, risolvendo al contempo i problemi legati alla carenza di spazio attorno all’edificio.

 

A posteriori, confrontando i risultati numerici e sperimentali, è apparso chiaro che il modello più accurato fosse quello che considerava solai rigidi e pieno contributo dei tamponamenti. E’ opportuno sottolineare che, prima della prova, queste ipotesi di modellazione non erano affatto scontate dato il diffuso degrado e sfondellamento dei solai e la limitata connessione tra tamponature e telaio portante. Forza massima e rigidezza iniziale del telaio sono stati valutati correttamente dalla modellazione non lineare, così come la sequenza di danneggiamento. Come previsto numericamente, i test ciclici hanno causato il collasso di tutte le tamponature parallele alla direzione di prova, mentre i pannelli disposti perpendicolarmente hanno subito solo modesti danni. I pilastri con asse forte parallelo agli spostamenti indotti nella struttura, attirando forze maggiori a causa della loro maggiore rigidezza, sono stati soggetti a espulsione del copriferro, snervamento delle armature longitudinali, formazione di cerniere plastiche e rotture miste flessione-taglio. Viceversa, i pilastri orientati ortogonalmente ai primi hanno mostrato una sufficiente flessibilità per accomodare gli spostamenti interpiano imposti senza subire gravi lesioni. Le travi non hanno sviluppato fessure degne di nota, mentre qualche nodo non completamente confinato si è fessurato per taglio. La risposta sperimentale ha confermato i risultati attesi e le tipologie di danno tipiche delle strutture a travi forti – colonne deboli.