PROGETTO DI RICERCA SPERIMENTALE RELATIVA ALL
Transcript
PROGETTO DI RICERCA SPERIMENTALE RELATIVA ALL
PROGETTO DI RICERCA SPERIMENTALE RELATIVA ALL’IMPIEGO DEL GASBETON IN ZONA SISMICA PREMESSA L’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003 regolamenta in modo organico la normativa sismica nazionale poiché: • estende la classificazione del rischio sismico su tutto il territorio nazionale; • recepisce di fatto le normative europee sulle murature (Eurocodice 6) e sul calcolo in zona sismica (Eurocodice 8); • analizza tutte le tipologie costruttive (cemento armato, acciaio, legno, murature e miste), sia per gli elementi principali portanti che per gli elementi secondari portati. Specificatamente, prescrive che i tamponamenti, inseriti nei telai, debbano essere verificati per le azioni sismiche nel piano e fuori piano ed agli effetti delle interazioni con la struttura. Varie indagini sul comportamento dei tamponamenti inseriti nei telai hanno evidenziato l’importanza della loro funzione, in ambito strutturale, nel governare la risposta sismica globale dell’edificio e quindi il corrispondente livello di sicurezza nei confronti del collasso. Si è inoltre verificato, in conseguenza anche di gravi eventi sismici, che la maggior parte della dissipazione di energia ha luogo nei tamponamenti stessi, mentre il danneggiamento strutturale nelle travi e nei pilastri è tendenzialmente di entità minore. Risulta anche che, considerando la sola struttura, i limiti agli spostamenti di servizio siano difficili da soddisfare mentre risulta agevole rientrare nei limiti considerando i telai tamponati mediante idonee soluzioni. Il calcestruzzo cellulare, che sta entrando nella prassi costruttiva nazionale per le riconosciute proprietà isolanti, manca di conoscenze in merito al comportamento in zona sismica. La RDB ha avviato nel 2004 con EUCENTRE (Centro Europeo di Formazione e Ricerca in Ingegneria Sismica) un progetto di ricerca sperimentale con l’obiettivo di indagare sul comportamento del Gasbeton, impiegato sia come tamponamento nelle strutture intelaiate che come sistema di muratura portante, venendo così a colmare questa mancanza di dati necessari ad una corretta progettazione in zona sismica. L’attività fino ad ora svolta ha consentito di verificare il comportamento delle specchiature di Gasbeton inserite in telai di cemento armato. Tale tipologia costruttiva presenta una capacità di dissipazione dell’energia sismica ed una duttilità intrinseca che possono essere variate inserendo, nei corsi orizzontali, opportune armature. Questa potenzialità di prestazioni assume importanza in relazione al livello di protezione sismica richiesto dalla tipologia costruttiva e dalla intensità delle forze sismiche. CAMPIONI SOTTOPOSTI A VERIFICA SPERIMENTALE Le campionature sottoposte a sperimentazione riguardavano varie soluzioni: muratura semplice non armata, muratura con irrigidimento costituito da canaletta armata in posizione mediana, muratura con armature collocate nelle scanalature dei blocchi, muratura con armature composte da tralicci piatti collocati nei giunti. Le tipologie sperimentate e le caratteristiche dimensionali risultano dalle figure n. 1,2,3, 4. MODALITA’ DI PROVA Le pareti sono state sottoposte nel piano ad un sistema di forze agenti atte ad imporre cicli di spostamenti orizzontali. Il parametro di riferimento considerato è il rapporto tra lo spostamento in sommità del telaio e l’altezza del telaio stesso (“drift”). Per stati limite legati a condizioni di utilizzo della struttura o di danneggiamento contenuto, sono stati considerati drift pari allo 0,1% - 0,2% - 0,3% e 0,4%. Per indagare situazioni riguardanti uno stato di danneggiamento rilevante o prossime al collasso sono stati considerati drift pari ad 1,2% e 3,6%: ciò ha portato la sommità dei telai a spostamenti dell’ordine di 10 cm in andata ed in ritorno. Le prove fuori piano sono state effettuate a diversi livelli di danneggiamento in piano, (quindi dopo avere raggiunto diversi livelli di drift durante le prove in piano), applicando quattro forze puntuali, rilevando lo spostamento trasversale in cinque punti e quindi il carico ultimo. RISULTATI RAGGIUNTI I diagrammi forze-spostamenti relativi alle prove in piano sono riportati nelle figure n. 5, 6, 7, 8. Pur essendo la ricerca ancora in fase di completamento, le prove ad oggi realizzate hanno consentito, in primo luogo, di ottenere informazioni generali positive relativamente al comportamento dei sistemi di tamponamenti in Gasbeton sottoposti a carichi ciclici di tipo sismico. • E’ stata valutata la risposta sul piano di tamponamenti armati e non armati, per terremoti con varia intensità, potendosi apprezzare il differente livello di danno raggiungibile. • Risulta escluso il rischio di espulsione fuori piano delle tamponature in Gasbeton, in corrispondenza di differenti livelli di danno indotti dall’azione nel piano. Infatti il carico limite, peraltro relativo a cedimento nella zona centrale del muro, risulta superiore anche di 10 volte il peso proprio delle tamponature. Ciò evidenzia la buona prestazione complessiva, agli effetti della risposta alle sollecitazioni sismiche delle specchiature realizzate all’interno dei telai in cemento armato tamponati con blocchi in Gasbeton ed in particolare l’efficacia del sistema di sigillatura dell’interfaccia telaio-muratura con malta elastica, che fa parte dei prodotti del sistema. Sotto l’aspetto prettamente esecutivo, le potenzialità d’impiego delle varie soluzioni dotate di armatura dipendono dagli obiettivi che si intende perseguire agli effetti locali e globali, che possono essere riassunti in: - aumento della resistenza, - aumento della duttilità, - limitazione delle rotture localizzate. La presenza di armatura diffusa, come previsto nei campioni n. 3 e 4, è in grado di evitare collassi locali successivi alla fessurazione e di mantenere l’integrità della parete nel campo post-elastico: ne risulta un sensibile aumento della duttilità ed una diminuzione della suscettibilità al danno in rapporto al campione di muratura non armata (provino n. 1). Le quantità minime analizzate sono da ritenersi sufficienti per assicurare che la rottura per trazione nei giunti o la rottura nei blocchi non dia luogo ad una rottura fragile dell’intero pannello. Si possono infine effettuare le seguenti considerazioni riassuntive: - nelle fasi di sollecitazioni iniziali la rigidezza dei telai tamponati non risulta significativamente influenzata dalla presenza di armatura; - risulta sempre significativa l’efficacia del sistema Gasbeton ai fini della dissipazione dell’energia sismica; - i tipi di armature, anche se in modesta percentuale, come previsto nei campioni n. 3 e 4, risultano in varia misura efficaci nell’evitare o ridurre in modo significativo il degrado di resistenza dei tamponamenti, soprattutto per valori elevati degli spostamenti; - in condizioni di esercizio, con drift attorno allo 0,2 % - 0,4 % le specchiature in Gasbeton non producono danneggiamento al telaio e presentano fessure di modesta entità. In generale si osserva che i tamponamenti realizzati con materiali tradizionali, che hanno maggiori valori dei moduli elastici ma che presentando caratteristiche di fragilità, sono più facilmente esposti a fenomeno fessurativi e risultano complessivamente meno idonei ad assorbire le deformazioni impresse di tipo sismico. Provino 1 – Tamponamento con muratura in Gasbeton Sp. 30 cm non armata Provino 2 – Tamponamento con canaletta armata in posizione mediana Provino 3 – Tamponamento con armatura (2Φ6/50 cm) nelle scanalature dei blocchi Provino 4 – Tamponamento con armatura (tralicci piatti) nei letti di malta (ogni 50 cm) Figura 5 – Tamponamento con muratura in Gasbeton sp. 30 cm non armata 500 400 300 200 Force [kN] 1,20% 100 1,00% 0,80% 0,60% 0,40% 0 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 0,20% 0,10% -100 -200 -300 -400 -500 Displacement [mm] Interp. Figura 6 – Tamponamento con canaletta armata in posizione mediana 600 500 400 300 200 3,60% 1,80% Force [kN] 100 1,20% 1,00% 0,80% 0 -150 -100 -50 0 50 100 150 0,60% 0,40% -100 0,20% 0,10% Interp. -200 -300 -400 -500 -600 Displacement [mm] Figura 7 – Tamponamento con armatura (2Φ6/50 cm) nelle scanalature dei blocchi 600 500 400 300 200 2,40% 1,80% 1,20% Force [kN] 100 1,00% 0,80% 0 -80 -60 -40 -20 0,60% 0 20 40 60 80 0,40% 0,30% -100 0,20% 0,10% -200 -300 -400 -500 -600 Displacement [mm] Interp. Figura 8 – Tamponamento con armatura (tralicci piatti) nei letti di malta (ogni 50 cm) 600 500 400 300 200 3,60% 2,40% 1,80% Force [kN] 100 1,20% 1,00% 0 -150 -100 -50 0,80% 0 50 100 150 0,60% 0,40% -100 0,20% 0,10% -200 -300 -400 -500 -600 Displacement [mm] Interp.