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Viale Risorgimento n. 2, 40136 Bologna Via Del Gelso, 13

47822 Santarcangelo di Romagna, Rimini

CONVENZIONE

LINEE GUIDA IN MERITO ALLA VERIFICA SISMICA DI STRUTTURE A PARETI PORTANTI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO DEBOLMENTE

ARMATO (CON SPECIFICO RIFERIMENTO ALLA TIPOLOGIA COSTRUTTIVA PARETI PORTANTI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO DEBOLMENTE ARMATO SVILUPPATA DALLA NIDYON), SULLA BASE

DELLE NORMATIVE TECNICHE VIGENTI ALL’ATTO DELLA SOTTOSCRIZIONE DELLA PRESENTE E DELLE EVENTUALI NUOVE NORMATIVE CHE VERRANNO IN ESSERE NEL PERIODO DI DURATA

DELLA CONVENZIONE

Coordinatore Scientifico della Ricerca Prof. Ing. Claudio Ceccoli

Gruppo di Lavoro Prof. Ing. Tomaso Trombetti, Dott. Ing. Gilberto Dallavalle

Dott. Ing. Giada Gasparini, Dott. Ing. Daniele Malavolta, Dott. Ing. Stefano Silvestri

REPORT CONCLUSIVO DOCUMENTO 1: Le prescrizioni degli Eurocodici (EC2-EC8) e del D.M. 14/01/2008 Revisione

delle “Norme Tecniche per le Costruzioni” per i pannelli in conglomerato cementizio debolmente armato (Large Lightly Reinforced Concrete Walls)

DOCUMENTO 2: Valutazione teorica delle proprietà strutturali di pannelli in c.a. soggetti ad azione sismica

DOCUMENTO 4: Interpretazione completa delle prove DOCUMENTO 3: Report delle prove effettuate

DOCUMENTO 5: Sintesi delle prove e della loro interpretazione

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INDAGINI SPERIMENTALI SU STRUTTURE A PARETI PORTANTI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO

DEBOLMENTE ARMATO

DOCUMENTO 3

REPORT DELLE PROVE EFFETTUATE Coordinatore Scientifico della Ricerca: Prof. Ing. Claudio Ceccoli DISTART – Facoltà di Ingegneria Università di Bologna Gruppo di Lavoro: Prof. Ing. Tomaso Trombetti Dott. Ing. Gilberto Dallavalle Dott. Ing. Giada Gasparini Dott. Ing. Daniele Malavolta Dott. Ing. Stefano Silvestri

Bologna, maggio 2009

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INDICE

1. PREMESSA................................................................................................................................ 5 2. ORGANIZZAZIONE DEL “REPORT DELLE PROVE” ........................................................ 6 3. LA CAMPAGNA DI PROVE EFFETTUATE PRESSO L’EUCENTRE: FINALITÀ E CARATTERISTICHE GENERALI ................................................................................................. 7 4. IL METODO COSTRUTTIVO NIDYON: CARATTERISTICHE GENERALI ..................... 9 4.1 Generalità ................................................................................................................................ 9 4.2 La disposizione delle armature e dimensioni tipiche ............................................................ 10 4.3 Il collegamento fra pannelli ortogonali: le chiavi elastiche .................................................. 11 4.4 I collegamenti con le fondazioni ........................................................................................... 14 4.5 I collegamenti con i solai ...................................................................................................... 15 4.6 Le aperture (porte e finestre) ................................................................................................. 15 4.7 Concezione strutturale........................................................................................................... 17 5. GLI ELEMENTI PROVATI: CARATTERISTICHE GEOMETRICHE ................................ 18 5.1 Gli elementi provati .............................................................................................................. 18 5.2 Pannello tipo A: pannello pieno ............................................................................................ 20 5.3 Pannello tipo B: pannello forato ........................................................................................... 23 5.4 Pannello tipo C: struttura ad H .............................................................................................. 24 6. GLI ELEMENTI PROVATI: LA STRUMENTAZIONE ....................................................... 28 6.1 Generalità .............................................................................................................................. 28 6.2 Strumentazione delle prove: pannelli pieni di tipo A ........................................................... 29 6.3 Strumentazione delle prove: pannelli forati di tipo B ........................................................... 31 6.4 Strumentazione delle prove: struttura a H (tipologia C) ....................................................... 32 7. CARATTERISTICHE DELLE PROVE EFFETTUATE: I CARICHI APPLICATI E LE RESISTENZE DEI MATERIALI DI BASE ............................................................................... 34 7.1 Caratteristiche dei carichi applicati ....................................................................................... 34 7.2 Il “collasso virtuale”.............................................................................................................. 34 7.3 Modalità di applicazione dei carichi applicati ...................................................................... 35 7.4 Prova n. 1 – 22 dicembre 2005: Pannello pieno di tipo A .................................................... 38

7.4.1 Carichi applicati ................................................................................................................................... 38 7.4.2 Materiali ............................................................................................................................................... 38

7.5 Prova n. 2 – 20 gennaio 2006: Pannello pieno di tipo A ...................................................... 39 7.5.1 Carichi applicati ................................................................................................................................... 39 7.5.2 Materiali ............................................................................................................................................... 39

7.6 Prova n. 3 – 2 febbraio 2006: Pannello forato di tipo B ....................................................... 40 7.6.1 Carichi applicati ................................................................................................................................... 40 7.6.2 Materiali ............................................................................................................................................... 40

7.7 Prova n. 4 – 8 febbraio 2006: Pannello forato di tipo B ....................................................... 41 7.7.1 Carichi applicati ................................................................................................................................... 41 7.7.2 Materiali ............................................................................................................................................... 41

7.8 Prova n. 5 – 9 febbraio 2007: Pannello pieno di tipo A ........................................................ 42 7.8.1 Carichi applicati ................................................................................................................................... 42 7.8.2 Materiali ............................................................................................................................................... 42

7.9 Prova n. 6 – 15 febbraio 2007: Pannello pieno di tipo A ...................................................... 43 7.9.1 Carichi applicati ................................................................................................................................... 43 7.9.2 Materiali ............................................................................................................................................... 43

7.10 Prova n. 7 – 19 dicembre 2006: Struttura ad H (tipologia C) ............................................... 44 7.10.1 Carichi applicati ................................................................................................................................... 45 7.10.2 Materiali ............................................................................................................................................... 46

8. LE PROVE EFFETTUATE: RISULTATI............................................................................... 47 8.1 Generalità .............................................................................................................................. 47 8.2 Prova n. 1 .............................................................................................................................. 48

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8.2.1 Sequenza dei cicli applicati .................................................................................................................. 48 8.2.2 Descrizione dell’andamento della prova .............................................................................................. 48 8.2.3 Scorrimenti rispetto alla fondazione della sezione di base del pannello .............................................. 49 8.2.4 Rappresentazione del diagramma forza-spostamento .......................................................................... 51 8.2.5 Analisi delle fessure: tipo di collasso ................................................................................................... 53 8.2.6 Sintesi dei risultati ................................................................................................................................ 54

8.3 Prova n. 2 .............................................................................................................................. 55 8.3.1 Sequenza dei cicli applicati .................................................................................................................. 55 8.3.2 Descrizione dell’andamento della prova .............................................................................................. 55 8.3.3 Scorrimenti rispetto alla fondazione della sezione di base del pannello .............................................. 56 8.3.4 Rappresentazione del diagramma forza-spostamento .......................................................................... 57 8.3.5 Analisi delle fessure: tipo di collasso ................................................................................................... 60 8.3.6 Sintesi dei risultati ................................................................................................................................ 61






9. OSSERVAZIONI SULLE RISULTANZE SPERIMENTALI ................................................ 92 10. CONCLUSIONI ....................................................................................................................... 93 11. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI........................................................................................... 94

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1. PREMESSA

La ditta NIDYON Costruzioni di Santarcangelo di Romagna (RN) ha, da tempo, messo a punto e

commercializzato un procedimento costruttivo che consente la realizzazione di strutture a pareti

portanti in conglomerato cementizio debolmente armato utilizzando come materiali di base blocchi

stampati di polistirene espanso (di spessore variabile a partire da un minimo di 6 cm), rete

elettrosaldata ( 2.5mmφ con maglia 5x5cm) ottenuta a partire da filo di acciaio in bobine e

connettori trasversali metallici ( 3mmφ ) in direzione orizzontale in quantità pari a circa 40÷50/mq.

Si tratta di pannelli caratterizzati da notevole leggerezza e maneggevolezza, di lunghezze notevoli,

che vengono completati in cantiere mediante il getto di due pareti di calcestruzzo (dello spessore di

40 mm) sulle due facce opposte del pannello stesso. Tale metodo costruttivo, oltre a fornire discrete

soluzioni strutturali, è in grado di fornire prestazioni particolarmente elevate in relazione alle

problematiche termiche ed acustiche. Per la particolarità della tecnica costruttiva, le pareti portanti

che vengono a realizzarsi, anche se simili, differiscono dai più tradizionali e comuni setti portanti in

conglomerato cementizio armato gettati in opera. Le “prestazioni” di strutture realizzate mediante

questa tecnica nei confronti di carichi statici verticali sono state nel tempo studiate ed apprezzate,

tanto che la metodologia costruttiva conta già numerosissime applicazioni sia in Italia che all’estero.

Meno studiato, sinora, è stato il comportamento di strutture realizzate mediante tale tecnologia nei

confronti delle azioni orizzontali cicliche indotte dall’azione del sisma.

Oggetto della presente ricerca è lo sviluppo e l’interpretazione di un’ampia campagna di indagini

sperimentali volte alla valutazione del comportamento sotto carichi ciclici orizzontali di strutture

realizzate secondo tale metodologia costruttiva al fine di:

1) stimare il comportamento di tali strutture sotto l’effetto della azione del sisma e,

2) pervenire ad una formulazione di una metodologia progettuale antisismica di tali strutture.

Al fine di ottimizzare la realizzazione di tale ampia campagna sperimentale, interpretativa e di

definizione di regole progettuali, e di garantire la più corretta “trasparenza” dei risultati ottenuti,

sono stati coinvolti nel progetto due diversi istituti universitari e centri di ricerca.

Il laboratorio sperimentale del Centro Sismico Europeo EUCENTRE di Pavia si è occupato di

sviluppare fisicamente tutte le prove sperimentali e di garantirne la corretta esecuzione e

restituzione dei risultati.

Il Dipartimento DISTART della Università degli studi di Bologna si è occupato di:

1) “Progettare” e coordinare la campagna sperimentale;

2) Interpretare i risultati sperimentali;

6

3) Definire le opportune indicazioni progettuali per la progettazione antisismica di strutture

realizzate secondo tale metodologia.

Il presente testo rappresenta la sintesi della attività conoscitiva (ricerca ed interpretazione) svolta

dal Dipartimento DISTART.

2. ORGANIZZAZIONE DEL “REPORT DELLE PROVE”

Il cosiddetto “Report delle prove” ha come quello di obiettivo fornire una documentazione esaustiva

delle prove sviluppate presso il laboratorio sperimentale del Centro Sismico Europeo EUCENTRE

di Pavia.

Il primo capitolo descrive l’insieme delle prove eseguite in termini di modalità di applicazione dei

carichi, tipologia di prove ed elementi provati. Il secondo capitolo presenta una breve descrizione

della metodologia costruttiva “NIDYON”. Nel terzo capitolo vengono invece fornite descrizioni

dettagliate relative alle caratteristiche geometriche dei diversi pannelli oggetto della prove. Nel

capitolo 4 sono descritti i sistemi di strumentazione impiegati su ciascuna tipologia di pannello

provata. Il successivo capitolo (capitolo 5) fornisce, per ciascuna prova condotta, indicazioni di

dettaglio sulle modalità di prova (valori di carichi verticali applicati e cicli di carico eseguiti) e sulle

caratteristiche meccaniche dei materiali di base costituenti gli elementi provati (resistenze

sperimentali del conglomerato cementizio e dell’acciaio d’armatura). Nel capitolo 6, infine, sono

riportati i risultati ottenuti in ciascuna prova; in particolare, sono riportati i diagrammi e le

informazioni più significative (ad es. grafici forza / deformazioni in sommità, descrizione e

documentazione sul tipo di rottura etc.), le altre vengono fornite in allegato nel supporto elettronico

–CD Rom denominato “DATI_SPERIMENTALI”.

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3. LA CAMPAGNA DI PROVE EFFETTUATE PRESSO L’EUCENTRE: FINALITÀ E

CARATTERISTICHE GENERALI

E’ opportuno precisare che, presso il dipartimento DISTART dell’Università di Bologna, erano già

state condotte, negli anni passati (periodo 1990/2007), numerose prove su pannelli realizzati

secondo tale tecnologia; tali prove, hanno consentito di mettere a punto il sistema costruttivo

NIDYON e di ottenere una vasta documentazione relativa al comportamento di tali pannelli sotto

l’effetto di azioni (statiche) agenti in direzione verticale.

Per questo motivo la campagna di prove condotta presso il laboratorio sperimentale del Centro

Sismico Europeo EUCENTRE di Pavia ha avuto come principale finalità quella di valutare il

comportamento di tali strutture sotto l’effetto di azioni orizzontali cicliche (assimilabili a quelle

indotte dall’azione del sisma); sono state così ottenute informazioni relative al comportamento

dinamico dei pannelli in esame (capacità smorzanti, capacità duttili etc.).

Durante la campagna di prove condotte presso i laboratori dell’ EUCENTRE di Pavia sono state

testate le seguenti tipologie di pannelli:

• pannelli singoli (pieni e forati, testati in vera grandezza) per la valutazione delle

“prestazioni” offerte dai singoli componenti costituenti le strutture realizzate secondo la

tecnologia NIDYON (dimensioni dei pannelli provati 3 m x 3 m);

• un sistema di pannelli (caratterizzato da una pianta “ad H”, testato in vera grandezza) per la

valutazione delle “prestazioni” offerte da un porzione di struttura costituita dall’insieme di

più pannelli.

Le caratteristiche di dettaglio relative alla geometria delle tipologie strutturali oggetto di prova sono

riportate nel capitolo 3. Si è scelto di condurre prove sia su pannelli singoli che su un sistema di

pannelli per poter confrontare i risultati ottenuti con altri risultati simili disponibili in letteratura.

In particolare, sono state effettuate sette prove (sei su pannelli singoli e una sul sistema di pannelli

con pianta ad H). Le prove sono state condotte su pannelli differenti per geometria (alcuni pannelli

erano pieni, altri erano caratterizzati dalla presenza di un’apertura) e per carichi verticali applicati (è

stata considerata la presenza del carico verticale sia per simulare diverse condizioni operative che

per valutare l’influenza dello sforzo assiale sulle caratteristiche di resistenza e duttilità dei pannelli

oggetto di studio).

Le prove condotte sono prove di tipo pseudo-statico, in cui il carico verticale è stato mantenuto

costante mentre il carico orizzontale, ciclico, è stato applicato a velocità ridotta e con direzione

parallela al piano del pannello. In particolare, il carico verticale è stato applicato mediante due

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martinetti idraulici posti sulla sommità degli stessi previa interposizione di una trave a doppio T in

acciaio munita di irrigidimenti verticali che garantisse l’uniforme ripartizione del carico, mentre il

carico orizzontale è stato applicato tramite un attuatore in grado di esplicare una forza nota con un

martinetto idraulico a “doppio” effetto (lavorante sia a trazione che a compressione). Il caricamento

ciclico è stato effettuato in controllo di spostamento, imponendo in corrispondenza della sommità

del pannello uno stesso spostamento (sia positivo che negativo) per 3 cicli completi di carico. Per

ogni pannello provato, sono stati presi in considerazione 5 o 6 livelli deformativi; in particolare, è

stato considerato:

1) un livello deformativo minimo (tipicamente 0,1 %) considerato di

“assestamento”;

2) un livello deformativo “intermedio” per valutare il comportamento dell’elemento

in campo elastico lineare;

3) uno o due livelli deformativi per l’“identificazione” del limite di comportamento

elastico lineare;

4) un livello deformativo per la valutazione del comportamento non lineare

(conservativamente mantenuto distante dai limiti di deformabilità);

5) uno o più livelli deformativi “elevati” per l’identificazione della deformazione

massima dell’elemento provato.

Ciascuna prova ha richiesto un elevato numero di cicli di carico (in media sono stati effettuati 15

cicli doppi di carico). Il numero di cicli è stato mantenuto volutamente alto per valutare l’eventuale

degrado di resistenza degli elementi oggetto di prova.

9

4. IL METODO COSTRUTTIVO NIDYON: CARATTERISTICHE GENERALI

Il Metodo Costruttivo NIDYON consente di realizzare pareti portanti in conglomerato cementizio

debolmente armato. Il pannello singolo portante realizzato secondo il procedimento costruttivo

Nidyon, è costituito da una lastra in polistirene espanso (di spessore variabile a partire dai 60 mm),

accoppiata a due reti elettrosaldate ( 2.5mmφ con maglia 5x5cm) in acciaio zincato collegate tra loro

mediante dei connettori metallici trasversali ( 3mmφ , disposti in quantità circa pari a 40 ÷ 50 al m2

4.1 Generalità

).

Tale pannello viene completato in opera con l’inserimento di eventuale armatura aggiuntiva

derivante dal calcolo strutturale e con il getto di betoncino a resistenza sulle due facce opposte del

pannello stesso. Le due lastre portanti in calcestruzzo sono caratterizzate da uno spessore di 4 cm.

Ciascuna lastra di calcestruzzo, in assenza di armature aggiuntive, risulta quindi armata con una rete

elettrosaldata di diametro pari a 2.5 mm e passo 5 cm.

Ogni pannello ha una larghezza “standard” di 112 cm ed una altezza variabile in funzione

dell'interpiano. Le reti elettrosaldate, disposte sulle due facce opposte del pannello, sono realizzate

mediante fili in acciaio zincato e sono legate tra loro mediante connettori metallici applicati

mediante apposita pistola graffettatrice pneumatica.

Negli angoli, al fine di controllare eventuali fenomeni fessurativi e per garantire la continuità delle

armature delle pareti fra loro ortogonali, vengono disposte le cosiddette “reti angolari”, saldamente

legate alla rete d’armatura dei pannelli mediante filo di ferro o clips metalliche. In presenza delle

aperture (porte e finestre) vengono utilizzate “reti piane”, poste a 45°, per rinforzare la zona di

giunzione fra spallette verticali, architrave e sottofinestra.

I ferri di ripresa alla base vengono saldamente ancorati in fondazione e sono caratterizzati,

generalmente, da un diametro, φ , pari a 8 mm e da un passo pari a 50 cm.

Il pannello, posato in opera, viene opportunamente puntellato e completato con armature integrative

risultanti dal calcolo strutturale, con la predisposizione degli impianti, e con il getto di calcestruzzo

a inerti fini su entrambi i lati. Infine, viene realizzata una rasatura esterna di semplice finitura che

completa la parete.

La figura seguente mostra una vista assonometrica di un pannello singolo Nidyon, utilizzato per la

realizzazione di pareti portanti coibentate in strutture caratterizzate anche da quattro piani fuori

terra.

10

Figura 2.1: pannello singolo realizzato mediante il procedimento costruttivo Nidyon.

4.2 La disposizione delle armature e dimensioni tipiche

La figura 2.2 mostra due sezioni di un pannello NIDYON. Come già accennato, l’armatura standard

è costituita da due reti elettrosaldate di diametro pari a 2.5 mm e passo 5 cm disposte sulle due facce

opposte del pannello e collegate tra loro attraverso dei connettori in acciaio zincato, caratterizzati da

un diametro di 3 mm e disposti in quantità di 47 al m2. Pertanto, se si escludono le armature

aggiuntive, il pannello presenta uguale armatura longitudinale e trasversale. La lastra di polistirene

espanso, avente funzione di isolamento termoacustico, può avere spessori variabili a partire dai 60

mm. Le due lastre portanti in calcestruzzo, gettate sulle due facce opposte del pannello, sono invece

caratterizzate da uno spessore di 4 cm. Ciascuna lastra di calcestruzzo, in assenza di armature

aggiuntive, risulta armata con la rete elettrosaldata di diametro pari a 2.5 mm e passo 5 cm.

11

(i) (ii)

Figura 2.2: sezione (i) orizzontale e (ii) verticale di un pannello singolo realizzato mediante il procedimento costruttivo

Nidyon.

4.3 Il collegamento fra pannelli ortogonali: le chiavi elastiche

Specifiche soluzioni per il corretto inserimento di armature aggiuntive vengono adottate in

corrispondenza dei trasversi sopra e sotto le aperture, delle connessioni fra pareti ortogonali, e delle

connessioni fra pareti portanti e solai.

Le connessioni a 2 vie (vedi fig. 2.3) sono caratterizzate dalla presenza di un pilastrino armato con

una catena verticale (φ 16) e con staffe orizzontali (φ 8/50’’) disposte nelle due direzioni ortogonali

per garantire un adeguato collegamento fra le due pareti. Sono, inoltre, disposte reti angolari allo

scopo di garantire la continuità dell’armatura.

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Figura 2.3: sezione orizzontale di un tipico nodo a due vie.

L’armatura di un nodo a tre vie (Figura. 2.4), è caratterizzata dalla presenza di un pilastrino armato

con due catene verticali (φ 16) e con staffe orizzontali (φ 8/50’’), dimensionate per sopportare gli

sforzi di taglio e per garantire un adeguato collegamento fra le pareti. Sono, inoltre, disposte reti

angolari allo scopo di garantire la continuità dell’armatura.

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Figura 2.4: sezione orizzontale di un tipico nodo a tre vie.

L’armatura di un nodo a quattro vie (Figura. 2.5), è caratterizzata dalla presenza di un pilastrino

armato con una catena verticale (φ 16), e con armature orizzontali (φ 8/50’’). Sono, inoltre, disposte

reti angolari allo scopo di garantire la continuità dell’armatura.

Figura 2.5 sezione orizzontale di un tipico nodo a quattro vie.

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4.4 I collegamenti con le fondazioni

I collegamenti con le fondazioni sono realizzati mediante armature di ripresa (φ 8/30’’), disposte

come illustrato nella figura 2.6.

Figura 2.6: collegamento fra i pannelli e la fondazione in c.a.

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4.5 I collegamenti con i solai

I collegamenti delle pareti con i solai dei piani intermedi e di copertura sono realizzati come

illustrato nella figura 2.7.

(i)

(ii) Figura 2.7: collegamento fra i pannelli e (i) il solaio di un piano intermedio e (ii) un solaio di copertura.

4.6 Le aperture (porte e finestre)

Le modalità di realizzazione delle aperture (porte e finestre) sono illustrate nella figura 2.8. Le

aperture vengono cerchiate mediante l’inserimento di catene (orizzontali e verticali, di diametro pari

a 12 mm) e di forcelle a U (φ 8/50’’). Negli angoli dell’apertura, vengono disposte delle reti piane

aggiuntive inclinate di 45° (Figura 2.8 (ii)), per evitare fenomeni di fessurazione locale del

calcestruzzo.

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(i)

(ii) Figura 2.8: particolari della realizzazione (i) di porte e (ii) finestre.

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4.7 Concezione strutturale

Il metodo costruttivo NIDYON consente di realizzare edifici caratterizzati da uno schema

strutturale analogo a quello degli edifici realizzati con pannelli prefabbricati.

I solai, oltre a sopportare i carichi verticali e a trasferirli alle pareti, devono costituire un piano

rigido che consenta di ripartire le azioni orizzontali fra tutti gli elementi di controventamento. La

distribuzione delle azioni orizzontali tra i vari elementi di controventamento avviene

proporzionalmente alle rigidezze a flessione e taglio delle pareti; per poter assolvere a tale compito i

solai devono essere considerati come travi-parete nel proprio piano e risulta indispensabile verifica

che l’armatura degli incatenamenti sia sufficiente a tale scopo o se, invece, occorra incrementarla.

Il sistema di controventamento è costituito da pareti forate a causa della presenza di porte e finestre;

in pratica architravi e parapetti costituiscono i traversi di collegamento degli elementi verticali

resistenti alle azioni orizzontali. Se i traversi non sono considerati efficaci, il controventamento

risulta costituito da mensole verticali (l'equivalente dei "maschi murari" individuati fra le aperture

degli edifici in muratura).

Risulta, dunque, di fondamentale importanza distribuire accuratamente gli elementi strutturali, in

modo tale da assicurare un efficace comportamento d'insieme sia per quanto riguarda le azioni

verticali che orizzontali: una corretta disposizione delle pareti e delle aperture assicura la stabilità

dell'edificio più che ogni altro artificio strutturale.

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5. GLI ELEMENTI PROVATI: CARATTERISTICHE GEOMETRICHE

5.1 Gli elementi provati

Tutti gli elementi provati sono stati realizzati mediante l’utilizzo di una lastra di polistirene espanso

(di spessore pari a 100 mm e 200 mm) e di due reti elettrosaldate ( 2.5mmφ con maglia 5x5cm) in

acciaio zincato disposte sulle due facce opposte della lastra in polistirene e collegate tra loro

attraverso dei connettori metallici (di diametro pari 3 mm e disposti in quantità di 47 al m2).

Ciascun pannello è stato completato in opera con il getto di betoncino a resistenza sulle due facce

opposte del stesso. Ciascun pannello oggetto di prova si compone dunque di due pareti portanti in

conglomerato cementizio debolmente armato gettato in opera dello spessore di 40 mm e da uno

strato centrale in polistirene espanso.

Figura 3.1. sezione orizzontale di un pannello singolo realizzato mediante il procedimento costruttivo Nidyon.

Per la realizzazione degli elementi di prova, è stato prescritto l’impiego dei seguenti materiali:

1) calcestruzzo di classe Rck = 30 N/mm2

2) barre ad aderenza migliorata di tipo B 450 C (f

,

yd = 391 N/mm2

Per le reti elettrosaldate e i connettori è stato utilizzato un acciaio zincato crudo classificato “C7D”

(secondo quanto previsto dalla UNI EN 10016-2).

).

Gli elementi di prova sono stati realizzati in tempi diversi e quindi a partire da forniture di materiale

di base differente. Per questo motivo sono state effettuate prove specifiche su campioni di materiali

(cubetti di calcestruzzo e barre di armatura), prelevati durante le fasi di realizzazione degli elementi

oggetto delle prove, per determinare sperimentalmente le caratteristiche meccaniche degli stessi.

Nel capitolo 5 verranno riportate le resistenze del calcestruzzo e dell’acciaio valutate

sperimentalmente..

La campagna di prove sperimentali è stata condotta sulle seguenti tipologie costruttive:

• Pannello di tipo A: Pannello pieno, quadrato di lato pari a 3 m;

• Pannello di tipo B: Pannello quadrato di lato pari a 3 m con apertura centrale quadrata di

lato pari ad 1 m;

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• Sistema di pannelli di tipo C: Sistema di pannelli singoli assemblati in modo da formare una

struttura con pianta ad H, rappresentante una porzione di edificio a due piani.

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5.2 Pannello tipo A: pannello pieno

I pannelli di tipo A sono pannelli pieni, quadrati di lato pari a 3 m (Figura 3.2).

H =

3,0

0m

B = 3,00m

Figura 3.2. Geometria del pannello di tipo A

Nella Figura 3.3 è riportata una sezione verticale del pannello di tipo A, in cui sono state messe in

evidenza le armature. Nella Figura 3.4 è riportato il particolare del collegamento tra pannello e

fondazione. La fondazione è stata armata con (9 9 16) 1 16φ φ+ + longitudinali e una staffatura di φ

12/10’’ ed è stata poi stata solidarizzata al terreno mediante tirafondi realizzati con barre in acciaio

precompresso (φ 40). La sommità del pannello di tipo A è caratterizzata dalla presenza di un

cordolo (Figura 3.5) di larghezza pari alla larghezza del pannello e di altezza pari a 25 cm, armato

con 2 2 16φ+ e con staffe φ 10/15’’, avente la funzione di ripartire i carichi applicati.

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Figura 3.3. Vista frontale del pannello di tipo A

Figura 3.4. Fondazione pannello

22

Figura 3.5. Cordolo superiore

23

5.3 Pannello tipo B: pannello forato

I pannelli di tipo B sono pannelli quadrati di lato pari a 3 m caratterizzati dalla presenza di una

apertura centrale, quadrata, di lato pari a 1 m (Figura 3.6).

H =

3,0

0m

B = 3,00m

1,00

1,00

Figura 3.6. Geometria del pannello di tipo B

Il pannello viene realizzato con lo stesso procedimento utilizzato per i pannelli pieni di tipo A.

Nella Figura 3.7 è riportata una sezione verticale del pannello di tipo B, in cui sono state messe in

evidenza le armature. Per quanto riguarda il collegamento tra pannello e fondazione, l’armatura

della fondazione e il cordolo vale quanto detto per il pannello di tipo A.

Figura 3.7. Vista frontale del pannello di tipo B

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5.4 Pannello tipo C: struttura ad H

Il sistema di pannelli di tipo C è sostituito dall’insieme di pannelli singoli assemblati in modo da

formare una struttura con pianta ad H, rappresentante una porzione di edificio a due piani. La

struttura, alta 6 m, si sviluppa, in pianta, per 3.00 m nella direzione delle ali, e per 3.28m nella

direzione dell’anima.

Figura 3.8. Geometria: pianta della struttura a H

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Figura 3.9. Geometria: vista frontale e di lato della struttura a H

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I carichi orizzontali sono applicati alla struttura nella direzione parallela al pannello d’anima. Fra i

pannelli d’ala e quello d’anima è previsto un collegamento a chiave elastica come mostrato nella

sezione 2.3 (Figura 2.4).

Il collegamento con le fondazioni, in conformità con quanto visto nella sezione 2.4, è stato

realizzato con ferri a “U” φ 8/30'' sia per i pannelli d’ala che per quelli d’anima.

La soletta di fondazione è stata armata con armatura 12 /10φ e staffatura a 4 bracci 14 /12φ .

27

Figura 3.10. Armature: vista (i) frontale e (ii) di lato della struttura a H

In corrispondenza del primo e del secondo piano è presente un cordolo quadrato di lato pari a 25 cm

a cui è collegata una soletta che funge da solaio sulla quale vengono applicati i carichi verticali

della struttura. I cordoli sono armati con (2 2) 16φ+ longitudinali e staffatura 8 /15φ , mentre la

soletta, anch’essa di spessore 25cm, viene armata con un reticolo doppio (superiore ed inferiore) di

12 /15φ (Figura 3.11).

Figura 3.11. Soletta e cordoli della struttura a H

28

6. GLI ELEMENTI PROVATI: LA STRUMENTAZIONE

6.1 Generalità

I sistemi di misura sono stati progettati allo scopo valutare, a valle delle prove, lo stato deformativo

completo di ciascuna tipologia di pannello. Per la corretta valutazione degli spostamenti in

sommità, è stato necessario depurare le misurazioni sia dalle eventuali rotazioni rigide (dovute a

movimenti della fondazione) che dagli scorrimenti fra fondazione e pannello. Pertanto, sono state

incluse nel sistema di misura delle basi di misura in grado di quantificare, in maniera indipendente,

ciascuno dei tre contributi dovuti a:

1. scorrimenti;

2. rotazioni rigide;

3. effetti flessionali con fessurazione.

L’ampiezza delle fessure, è stata invece opportunamente misurata durante ogni prova, sia in

condizioni di riposo (carico orizzontale nullo), che in condizioni di spostamento orizzontale

massimo. Ciascuna prova è stata corredata da un’ampia documentazione fotografica.

29

6.2 Strumentazione delle prove: pannelli pieni di tipo A

Sui pannelli pieni di tipo A, descritti nel paragrafo 2.2, gli estensimetri sono stati posizionati in

modo da misurare:

• Le basi di allungamento (Figura 4.1: 0 – 1 – 4 – 5 – 11 – 12 – 13 – 14; 6 – 7 – 8 – 10 sulla

faccia posteriore del pannello);

• Gli spostamenti assoluti orizzontali (Figura 4.1: 15 – 16 – 17);

• Lo spostamento relativo fondazione/parete (Figura 4.1: 18 – 19);

• Gli spostamenti fuori dal piano (Figura 4.1: 20 – 21 – 22 – 23 – 24).

Figura 4.1. Posizionamento degli estensimetri sul pannello di tipo A.

30

Figura 4.2. Dettaglio del posizionamento degli estensimetri sui pannelli A.

31

6.3 Strumentazione delle prove: pannelli forati di tipo B

Sui pannelli forati di tipo B, descritti nel paragrafo 2.3, gli estensimetri sono stati posizionati in

modo da misurare:

• Le basi di allungamento (Figura 4.2: 0 – 1 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8, da 10 a 18);

• Gli spostamenti assoluti orizzontali (Figura 4.2: da 23 a 26);

• Lo spostamento relativo fondazione/parete (Figura 4.2: da 19 a 22);

• Gli spostamenti fuori dal piano in sommità ( – ).

Figura 4.3 Posizionamento degli estensimetri sul pannello di tipo B.

Figura 4.4 Dettaglio del posizionamento degli estensimetri sui pannelli A.

32

6.4 Strumentazione delle prove: struttura a H (tipologia C)

Sul sistema di pannelli di tipo C, descritti nel paragrafo 2.4, gli estensimetri sono stati posizionati in

modo da misurare:

• Gli spostamenti assoluti orizzontali:

n. 27, 28, 35, 37, 38, 31, 32 per misurare gli spostamenti orizzontali in direzione parallela al

piano dell’anima (i primi 5 posizionati in corrispondenza dell’anima, gli altri ai bordi);

n. 29, 30, 33, 34, per misurare gli spostamenti orizzontali in direzione perpendicolare al

piano dell’anima (in direzione delle ali);

35

38+28

37+27

32

31

30+34

29+33

32+38

31+37

32+38

31+37

35

30

29

34

33

Figura 4.5 Strumentazione per la misura degli spostamenti orizzontali

• Gli spostamenti relativi verticali:

n. 9, 10, 36, spostamento relativo fondazione/parete;

n. 19, 20, spostamento relativo soletta/parete al secondo piano;

n. 7, 8, 17, 18, spostamento relativo anima/ala, al primo ed al secondo piano;

n. 5, 6, 15, 16, posizionati sull’anima;

n. 21, 22, 23, 24, 25, 26, posizionati su un’ala;

33

369 10

19 20

7 85 6

17 1815 16

26

23

24

21

25

22

Figura 4.6 Strumentazione per la misura degli spostamenti verticali

• Gli spostamenti assoluti diagonali:

n. 1, 2, 3, 4 posizionati su una faccia dell’anima del pannello inferiore;

n. 11, 12, 13, 14 posizionati su una faccia dell’anima del pannello superiore;

14 12

11 13

4 2

1 3

Figura 4.7 Strumentazione per la misura degli spostamenti diagonali

34

7. CARATTERISTICHE DELLE PROVE EFFETTUATE: I CARICHI APPLICATI E LE

RESISTENZE DEI MATERIALI DI BASE

7.1 Caratteristiche dei carichi applicati Al fine di simulare l’azione del sisma nel piano dei pannelli e della sotto struttura in esame, tutti gli

elementi (A, B e C) sono stati sottoposti a carichi ciclici (nel piano) orizzontali a “doppio effetto”

(intendendo con questa espressione lo sviluppo di cicli di carico sia in una direzione che in quella

opposta). Tutti i cicli di carico orizzontale sono stati sviluppati in controllo di spostamento,

accoppiati alla applicazione di un carico verticale costante. I cicli di carico sono stati eseguiti

imponendo agli elementi di prova dei target di spostamento (i.e. spostamenti massimi positivi e

negativi) crescenti a passo non costante per 3 cicli completi di carico. Il passo con cui imporre i

target di spostamento è stato tarato sulla base delle risultanze sperimentali, cercando un giusto

compromesso tra un valore eccessivamente piccolo (che avrebbe potuto causare una crisi per fatica

dell’elemento) ed uno eccessivamente grande (che avrebbe impedito di cogliere gli aspetti

fondamentali del comportamento di tali elementi sotto carichi ciclici). Per ogni pannello provato,

sono stati presi in considerazione 5 o 6 target di spostamento; in particolare, sono stati considerati

dei target di spostamento relativamente bassi per:

- consentire l’assestamento dell’elemento (tipicamente 0.1 %);

- valutarne il comportamento in campo elastico lineare;

- individuarne lo snervamento;

e target di spostamento relativamente elevati per:

- valutare il comportamento non lineare;

- individuarne la deformazione massima.

Durante ciascuna prova è stato dunque sviluppato volutamente (per valutare l’eventuale degrado di

resistenza degli elementi provati) un elevato numero di cicli di carico (in media sono stati effettuati

30 cicli di carico sia positivi che negativi).

7.2 Il “collasso virtuale” I carichi orizzontali sono stati incrementati fino al raggiungimento della condizione di “collasso

virtuale” (con tale espressione si intende il manifestarsi di una evidente riduzione della resistenza

laterale dell’elemento provato). In corrispondenza di tale condizione è stato misurato lo

spostamento ultimo sviluppato dal pannello e la prova è stata interrotta.

35

7.3 Modalità di applicazione dei carichi applicati Come precedentemente descritto, il carico orizzontale è stato applicato (per tutti gli elementi

provati) tramite un attuatore in grado di esplicare una forza nota mediante un martinetto idraulico.

In particolare, per i pannelli di tipo A e B il carico orizzontale è stato applicato in corrispondenza

del cordolo (che è stato opportunamente controventato per impedire l’instabilità laterale degli

elementi (Figura 5.1)), mentre per la struttura di tipo C (Figura 5.2) è stato applicato (in modo da

andare a sollecitare nel piano il pannello d’anima e senza la necessità di introdurre alcun sistema di

controventamento) in corrispondenza delle due solette, mantenendo (ragionevolmente) la forza

esplicata dall’attuatore in sommità (6,0m) doppia rispetto a quella esplicata dall’attuatore al primo

piano (3,0m).

Figura 5.1. Meccanismo di applicazione dei carichi verticali

Come precedentemente accennato, per quanto riguarda i pannelli singoli (pieni e forati) i carichi

verticali sono stati applicati mediante due martinetti idraulici agenti su una trave a doppio T munita

di irrigidimenti verticali appoggiata sulla sommità del cordolo (sottoponendo i pannelli nelle

diverse prove ad un ampio range di valori dei carichi verticali, come mostrato nella Tabella 1, con

l’obiettivo di simulare il tasso di lavoro sotto carichi verticali sia in condizioni “standard” che in

condizioni più gravose), mentre per quanto riguarda la struttura con pianta ad H i carichi verticali

sono stati applicati mediante la posa di opportuni blocchi di calcestruzzo sulle solette di piano

(raggiungendo per ogni piano un carico verticale, comprensivo del peso proprio della soletta, di 100

kN e per la struttura nel suo complesso un carico verticale totale pari a 200 kN, come mostrato nella

Tabella).

La Figura 5.3 vuole essere schematicamente rappresentativa delle modalità di applicazione dei

Trave HE Martinetto idraulico

Controventamento

36

carichi orizzontali e verticali sulla struttura di tipo C.

Durante tutte le prove il carico verticale è stato mantenuto costante attraverso un opportuno

monitoraggio della pressione nei martinetti.

Le prove sono state condotte fino al limite di fessurazione stabilizzato con l’obiettivo di

delineare con esattezza il meccanismo di collasso di ciascun pannello.

Nel seguito ciascuna prova verrà descritta nel dettaglio, indicando, per ogni tipologia provata, i

carichi applicati e le caratteristiche dei materiali.

Figura 5.2. Vista della struttura di tipo C.

37

Figura 5.3. Modalità di applicazione dei carichi verticali e orizzontali per la struttura di tipo C.

Prova Data Pannello

tipo

Carico assiale [kN]

Peso struttura

[kN]

1 22-12-05 A 50 19.9

2 20-01-06 A 100 19.9

3 02-02-06 B 50 17.9

4 08-02-06 B 100 17.9

5 09-02-07 A 100 19.9

6 15-02-07 A 250 19.9

7 19-12-06 C 200 93.5

F

2F

δ

38

7.4 Prova n. 1 – 22 dicembre 2005: Pannello pieno di tipo A

La prima prova è stata effettuata su un pannello pieno di tipo A:

Figura 5.3. Pannello pieno di tipo A

7.4.1 Carichi applicati Il carico verticale applicato pari a 50 kN è stato mantenuto costante durante la prova.

Il carico orizzontale è stato applicato ciclicamente, in controllo di spostamento, e per ogni

interstorey drift (ID) imposto sono stati effettuati 3 cicli di carico completi.

7.4.2 Materiali Il pannello è stato realizzato utilizzando un calcestruzzo di classe Rck = 30 N/mm2, barre ad

aderenza migliorata di tipo Fe b 44 k (fyk = 430 N/mm2

Al momento del getto sono stati confezionati n. 2 provini di calcestruzzo, di dimensioni standard, i

quali dopo la stagionatura sono stati provati a rottura insieme ad alcuni campioni di barre di

armatura. Le resistenze medie ottenute sono riportate nella tabella seguente:

) per le connessioni e acciaio zincato crudo

classificato “C7D” (secondo quanto previsto dalla UNI EN 10016-2) per le reti elettrosaldate e i

connettori.

σy

σ = tensione di snervamento

tε

= tensione di rottura t

Elementi provati

= allungamento a rottura dell’acciaio

Numero provini

σ σy εt t (N/mm2 (N/mm) 2 (%) )

provini calcestruzzo 2 - 26,0 -

(getto del 27-10-2005) tondini φ 8 550* 580* 22* tondini φ 12 530* 630* 22*

39

7.5 Prova n. 2 – 20 gennaio 2006: Pannello pieno di tipo A

La seconda prova è stata effettuata ancora su un pannello pieno di tipo A

7.5.1 Carichi applicati

(vedi figura 5.3).

Il carico verticale applicato pari a 100 kN è stato mantenuto costante durante la prova.







armatura. Le resistenze medie ottenute sono le seguenti:



connettori.

Elementi provati Numero provini

σ σy εt t (N/mm2 (N/mm) 2 (%) )



σyσ

= tensione di snervamento t

ε= tensione di rottura

t= allungamento a rottura dell’acciaio

40

7.6 Prova n. 3 – 2 febbraio 2006: Pannello forato di tipo B

La terza prova è stata effettuata su un pannello forato di tipo B:

Figura 5.4. Pannello forato di tipo B

7.6.1 Carichi applicati Il carico verticale applicato pari a 50 kN è stato mantenuto costante durante la prova.










connettori.


σ σy εt t (N/mm2 (N/mm) 2 (%) )



σyσ




41

7.7 Prova n. 4 – 8 febbraio 2006: Pannello forato di tipo B

La quarta prova è stata effettuata ancora su un pannello forato di tipo B


(vedi figura 5.4).











connettori.


σ σy εt t (N/mm2 (N/mm) 2 (%) )



σyσ




42

7.8 Prova n. 5 – 9 febbraio 2007: Pannello pieno di tipo A

La quinta prova è stata effettuata su un pannello pieno di tipo A


(vedi figura 5.3).











connettori.


σ σy εt t (N/mm2 (N/mm) 2 (%) )



σyσ

= tensione di snervamento dell’aciaio t



43

7.9 Prova n. 6 – 15 febbraio 2007: Pannello pieno di tipo A

La sesta prova è stata effettuata ancora su un pannello pieno di tipo A


(vedi figura 5.3).











connettori.


σ σy εt t (N/mm2 (N/mm) 2 (%) )



σyσ




44

7.10 Prova n. 7 – 19 dicembre 2006: Struttura ad H (tipologia C)

La settima prova è stata effettuata sulla struttura ad H.

Figura 5.5 Struttura ad H di tipo C

Figura 5.6 Struttura ad H di tipo C: altre visuali

45

7.10.1 Carichi applicati Il carico verticale è stato applicato mediante la posa di opportuni blocchi di calcestruzzo sulle

solette di piano, in maniera da raggiungere, per ogni piano, un peso, comprensivo del peso proprio

della soletta, di 100 kN. Il carico verticale complessivo agente sulla struttura con pianta ad H è

quindi risultato essere pari a 200 kN.

Figura 5.7 Dettaglio del caricamento verticale (prova 7)

Per quanto riguarda il carico orizzontale, la prova, così come le precedenti, è stata realizzata in

controllo di spostamento (assumendo come riferimento lo spostamento in sommità), mantenendo

però costante durante il caricamento il rapporto fra la forza applicata a quota 6m (in sommità) e

quella applicata a quota 3m (al primo piano). In particolare, si cercato di mantenere un caricamento

di forma triangolare in cui la forza applicata dall’attuatore in sommità risultasse pari al doppio di

quella applicata dall’attuatore al primo piano.

Figura 5.8 Modalità di applicazione dei carichi verticali e orizzontali per la struttura di tipo C.

46








connettori.


σ σy εt t (N/mm2 (N/mm) 2 (%) )

provini calcestruzzo 2 - 23,83 - (getti del 26-07, 05-09,

07-09-2006) tondini φ 8 550* 580* 22* tondini φ 16 530* 630* 22*

σyσ




47

8. LE PROVE EFFETTUATE: RISULTATI

8.1 Generalità

Nel presente capitolo, con riferimento ai pannelli introdotti nei capitoli 4 e 5, e alla strumentazione

su questi utilizzata descritta nel capitolo 6, si riportano i risultati delle prove effettuate descritte nel

capitolo 7.

Per non sovraccaricare l’esposizione si è deciso di non riportare in questa sede tutti i dati raccolti in

fase sperimentale (allegati nello specifico CD), ma solamente quelli più utili al fine di mostrare le

caratteristiche essenziali dei pannelli oggetto di studio.

In particolare si riportano le schede tecniche di ciascuna prova effettuata, evidenziando i cicli di

prova condotti, i risultati ottenuti in termini di forze e deformazioni massime e l’analisi del

meccanismo di collasso.

Per facilitare la lettura dei dati raccolti si è fatto ricorso all’ausilio di tabelle e grafici; in particolare,

in seguito, per ogni prova effettuata saranno riportate:

1) Tabelle riassuntive degli spostamenti applicati ai pannelli in ogni ciclo di prova; in ogni Tabella

saranno indicati nella prima colonna gli spostamenti impressi in sommità, nella seconda colonna

il valore degli interstorey drift (ID) applicati, nella terza colonna la velocità di applicazione del

carico e, infine, nella quarta colonna il numero di cicli effettuati per ogni ID impresso.

2) Grafici forza-spostamento rappresentativi della risposta strutturale dei pannelli all’aumentare

del caricamento sugli stessi. Nel dettaglio, sarà riportato in ascissa lo spostamento orizzontale

registrato alla sommità del pannello ed in ordinata la forza applicata dall’attuatore; per una

maggiore leggibilità del grafico sarà utilizzato un colore diverso per ogni spostamento imposto

(composto a sua volta da 3 cicli di prova) e inoltre saranno tracciate in nero le curve interpolanti

i punti di massima forza resistente per ognuno dei 3 cicli di prova corrispondenti agli

spostamenti impressi (ricavando in questo modo una curva interpolante superiore, una

intermedia ed una inferiore sia in trazione che in compressione).

3) Analisi del quadro fessurativo di ciascun pannello all’aumentare dello spostamento imposto con

particolare attenzione alla distribuzione delle fessure in corrispondenza del raggiungimento del

limite di fessurazione stabilizzata; la distribuzione delle fessure indicherà il meccanismo di

rottura del pannello.

4) Le sintesi dei risultati ricavati da ciascuna prova.

Si precisa che in seguito si parlerà di “collasso virtuale” e non di collasso in quanto, in tutte le

48

prove effettuate, i pannelli non hanno mai raggiunto un effettivo “collasso” e al termine della

sperimentazione hanno sempre mostrato di mantenere intatta la capacità portante nei confronti dei

carichi verticali.

8.2 Prova n. 1

8.2.1 Sequenza dei cicli applicati Nella Tabella seguente è riportata la sequenza degli spostamenti imposti. In essa sono indicati,

nella prima colonna, gli spostamenti impressi in sommità, nella seconda colonna, il valore degli

interstorey drift (ID) applicati, nella terza colonna, la velocità di applicazione del carico e, nella

quarta colonna, il numero di cicli effettuati per ogni livello di ID impresso.

δ [mm] ID [%] v [mm/s] n.cicli

2,75 0,10 0,05 3 5,50 0,20 0,05 3

11,00 0,40 0,10 3

16,50 0,60 0,15 3

20,62 0,75 0,30 3

27,50 1,00 0,30 3

55,00 2,00 0,30 1

ID ultimo: 1,00 % (tentativo a 2,00 % con collasso del pannello)

8.2.2 Descrizione dell’andamento della prova Il danneggiamento durante la prova si è manifestato nel modo seguente:

• le prime fessure si sono formate durante i tre cicli corrispondenti ad un ID pari allo 0.1%;

• ad un valore di ID compreso fra lo 0.4 e lo 0.6% si può collocare lo “snervamento” della

struttura, caratterizzato dal raggiungimento di un carico orizzontale Fmax

• ad un ID pari allo 0.6% il pannello è completamente fessurato; anche per i livelli di

caricamento successivi, l’apertura delle fessure a riposo rimane limitata, mentre a pieno carico

non supera i 0.40 mm;

prossimo a quello

massimo;

• ad un ID pari allo 0.75% si registra lo sbriciolamento del calcestruzzo compresso all’estremità

esterna del pannello dovuto all’instabilità della barra φ 12, non adeguatamente confinata

dall’armatura trasversale di cucitura; si iniziano a formare delle fessure verticali che spiccano

dalla fondazione per un’altezza di poche decine di cm, a passo di circa 50 cm;

• ad un ID pari all’1.0% le fessure verticali si ampliano, si sentono distintamente dei “colpi”

49

provenire dalla zona compressa, seguite dal distacco parziale del calcestruzzo;

• nel ciclo di carico corrispondente ad un ID pari al 2.0% la struttura raggiunge il “collasso

virtuale”: si sente una serie di violenti “colpi” provenire dalla zona tesa, dovuti alla perdita di

aderenza tra i ferri da ripresa (φ 8) ed il calcestruzzo.

8.2.3 Scorrimenti rispetto alla fondazione della sezione di base del pannello Durante la prova, a seguito del raggiungimento del momento ultimo nella sezione di base (con

snervamento dell’armatura longitudinale), si è verificato un fenomeno di scorrimento rispetto alla

fondazione. Nella zona compressa della sezione di base, le barre longitudinali si sono instabilizzate

a causa del loro modesto confinamento, con conseguente parziale distacco dal calcestruzzo. Al

cambiamento di segno dell’azione orizzontale applicata, lo snervamento delle barre ed il loro

mancato confinamento hanno provocato deformazioni, concentrate nella sezione di base (le barre

longitudinali, risultando libere, hanno lavorato come delle piccole bielle, producendo il tratto

orizzontale nel diagramma forza-spostamento e, nel momento in cui sono risultate essere tese,

hanno determinano un incremento di rigidezza generando il successivo tratto incrudente nel

medesimo diagramma). Tale meccanismo di scorrimento ha provocato l’effetto di pinching che può

essere osservato sul diagramma forza-spostamento riportato in Figura 6.5.

Il fenomeno dello scorrimento della sezione di base del pannello rispetto alla fondazione è

confermato anche dai dati sperimentali. Lo spostamento della sezione di base del pannello rispetto

alla fondazione è stato misurato in corso di prova dagli estensimetri n° 18 e 19 (Figura 6.1):

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4-300

-200

-100

0

100

200

300Prova 1 - 1.0% - Scorrimenti alla base

Spostamenti [mm]

F [kN]

Ch. 18Ch. 19

Figura 6.1 Scorrimenti fra pannello e fondazione per i 3 cicli applicati per un drift dell’1% (27,5 mm)

Osservando la figura precedente, relativa ai 3 cicli di carico corrispondenti ad un ID pari all’1%, si

50

può notare che gli scorrimenti alla base raggiungono valori intorno ai 4-5 mm, e costituiscono

quindi il 15-18 % dello spostamento massimo in sommità (pari a 27,5 mm). Si riportano nel seguito

gli spostamenti massimi misurati sull’altezza del pannello in concomitanza degli ID prossimi al

limite di rottura del pannello.

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

500

1000

1500

2000

2500

Prova 1 - 1.0% - Inviluppo max

Spostamenti [mm]

H [mm]

Deformata verso destraDeformata verso sinistra

Figura 6.2. Spostamento massimo del pannello per un drift dell’1% (27,5 mm)

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 600

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]


Figura 6.3. Spostamento massimo del pannello al limite di rottura

Le Figure 6.2 e 6.3 riportano gli spostamenti massimi, misurati lungo l’altezza, che si sono

sviluppati in seguito all’applicazione di un valore di interstorey drift prossimo al limite di “collasso

virtuale” del pannello (1,0%) e superiore a quest’ultimo (2,0%). È possibile notare che l’andamento

della deformata è pressoché lineare lungo l’altezza, ad eccezione della zona di base in cui si verifica

la concentrazione degli scorrimenti.

51

8.2.4 Rappresentazione del diagramma forza-spostamento L’eventuale spostamento della fondazione è stato misurato dall’estensimetro posizionato appunto

fra la fondazione del pannello ed il suolo (n° 17 figura 4.1):

-0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08-300

-200

-100

0

100

200

300Prova 1 - 1.0% - Spostamenti assoluti fondazione

Spostamenti [mm]

F [kN]

Ch. 17

Figura 6.4. Spostamenti della fondazione in corso di prova

Come si può notare dalla Figura 6.4, lo spostamento massimo della fondazione non supera gli 0,08

mm, quindi si può considerare con buona approssimazione che il pannello non subisca spostamenti

rigidi alla base.

Il diagramma Forza-Spostamento del pannello depurato dai movimenti rigidi della fondazione

(comunque trascurabili) è riportato in Figura 6.5. Esso consente di determinare il valore dello

spostamento (27.5 mm) e del taglio (294.50 kN) corrispondenti al “collasso virtuale” del pannello

di tipo A relativamente alla Prova n. 1. Osservando il diagramma forza-spostamento riportato in

Figura 6.5 è possibile notare l’effetto di pinching.

52

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

spostamento δ [mm]

forza F [kN] Prova n. 1 (attuatore)

0.1%0.2%0.4%0.6%0.75%1%2%inviluppi

Figura 6.5. Grafico forza applicata – spostamento in sommità della prova 1

53

8.2.5 Analisi delle fessure: tipo di collasso Durante la prova il quadro fessurativo, all’aumentare dello spostamento applicato, si è mantenuto

sostanzialmente stabile. Ciò può essere dovuto al fatto che, una volta raggiunto il momento di

snervamento nella sezione di base, innescandosi il fenomeno dello scorrimento alla base (vedi

Figure 6.3 e 6.4) si è di fatto ottenuto un pannello “isolato” sismicamente.

Figura 6.6. Stato fessurativo del pannello pieno tipo A (prova 1)

E’ stata misurata l’ampiezza delle fessure in due condizioni limite:

• Con pannello nella configurazione di riposo (carico nullo): si sono misurate ampiezze

limitatissime;

• Con pannello alla massima deformazione (carico massimo): l’ampiezza delle fessure in questa

configurazione è risultata pari a circa 0.4 mm.

54

8.2.6 Sintesi dei risultati Durante la prova si è sviluppato un meccanismo di rottura di tipo flessionale per snervamento delle

armature longitudinali verticali in corrispondenza della base per un valore del carico orizzontale

massimo pari a 294.50 kN. Il pannello ha raggiunto il limite di fessurazione stabilizzata in

corrispondenza di un interstorey drift massimo di poco superiore all’1,0% (corrispondente ad uno

spostamento uδ , qui di seguito definito “di collasso virtuale”, pari a 27,5 mm).

I risultati sperimentali ottenuti dalla Prova1 sul pannello A sono di seguito riassunti:

• W = 19,90 kN

• N = 50,00 kN

• uδ = 2,75 cm

• Vu = 294,50 kN

55

8.3 Prova n. 2






2,75 0,10 0,05 3 5,50 0,20 0,05 3

11,00 0,40 0,10 3

16,50 0,60 0,15 3

20,62 0,75 0,30 3

27,50 1,00 0,30 3

35,75 1,30 0,30 2

ID ultimo: 1,30 %







non supera i 0.60-0.65 mm;

prossimo a quello

massimo;

• ad un ID pari allo 0.75% nella prova precedente (prova 1) si era registrato lo sbriciolamento del

calcestruzzo compresso all’estremità esterna del pannello, dovuto all’instabilità della barra

φ 12, non adeguatamente confinata dall’armatura trasversale di cucitura. Per ovviare a questo

inconveniente “costruttivo”, in questa prova si è inserito un tirante alla base del pannello, in

modo da confinare le due estremità (vedi figura 6.7); Nel corso della prova, si nota chiaramente

che l’effetto di tale confinamento permette di limitare notevolmente questo problema. Tuttavia,

si formano ugualmente delle fessure verticali che spiccano dalla fondazione per un’altezza di

poche decine di cm, a passo di circa 50 cm;

56

• ad un ID pari all’1.0% le fessure verticali si ampliano, si sentono distintamente dei “colpi”

provenire dalla zona compressa, seguite dal distacco parziale del calcestruzzo;

• nei 2 cicli di carico corrispondenti ad un ID pari all’1.3% la struttura raggiunge il “collasso



Valgono le stesse osservazioni fatte per la prova n. 1 (paragrafo 6.2.2).

Figura 6.7 Tirante inserito alla base del pannello per confinare le catene poste alle estremità 8.3.3 Scorrimenti rispetto alla fondazione della sezione di base del pannello Durante la prova, a seguito del raggiungimento del momento ultimo nella sezione di base (con












confermato anche dai dati sperimentali. Si riportano nel seguito gli spostamenti massimi misurati

sull’altezza del pannello in concomitanza degli interstorey drift prossimi al limite di rottura del

pannello.

57

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]


Figura 6.9. Spostamento massimo del pannello per un drift dell’1% (27,5 mm)

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]





virtuale” del pannello (1,3%) e inferiore a quest’ultimo (1.0%). È possibile notare che l’andamento





58

-0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08-300

-200

-100

0

100

200


Spostamenti [mm]

F [kN]

Ch. 17


Come si può notare dalla Figura 6.11, lo spostamento massimo della fondazione non supera gli 0,10

mm, quindi si può considerare con buona approssimazione che il pannello non subisca spostamenti

rigidi alla base.



spostamento (35.7 mm) e del taglio (299.70 kN) corrispondenti al “collasso virtuale” del pannello

di tipo A relativamente alla Prova n. 2. Osservando il diagramma forza-spostamento riportato in


59

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

spostamento δ [mm]


0.1%0.2%0.4%0.6%0.75%1%1.3%inviluppi


60





Figura 6.13. Meccanismo di rottura pannello pieno di tipo A (prova 2)



limitatissime;


configurazione è risultata pari a circa 0.60 – 0.65 mm.

61



massimo pari a 299,70 kN. Il pannello ha raggiunto il limite di fessurazione stabilizzata in


spostamento uδ , qui di seguito definito “di collasso virtuale”, pari a 3,57 cm).

I risultati sperimentali ottenuti dalla Prova 2 sul pannello A sono di seguito riassunti:

• W = 19,90 kN

• N = 100,00 kN

• uδ = 3,57 cm

• Vu = 299,70 kN

62

8.4 Prova n. 3






2,75 0,10 0,05 3 5,50 0,20 0,05 3

11,00 0,40 0,10 3

16,50 0,60 0,15 3

20,62 0,75 0,30 3

27,50 1,00 0,30 3

35,75 1,30 0,30 3

44,00 1,60 0,40 2

ID ultimo: 1,60 %








prossimo a quello

massimo;

• ad un ID pari allo 0.75% si formano delle fessure verticali che spiccano dalla fondazione per

un’altezza di poche decine di cm, a passo di circa 50 cm;

• ad un ID pari allo 1.0% e allo 1.3% le fessure verticali si ampliano, si sentono distintamente

dei “colpi” provenire dalla zona compressa, seguite dal distacco parziale del calcestruzzo;

• nei 2 cicli di carico ad un ID pari all’1.6% la struttura raggiunge il collasso virtuale”: si sente

una serie di violenti “colpi” provenire dalla zona tesa, dovuti alla perdita di aderenza tra i ferri

da ripresa (φ 8) ed il calcestruzzo.

63

Valgono le stesse osservazioni fatte per le prove n. 1 e n. 2. Anche in questa prova il pannello è

stato confinato alle due estremità, questa volta utilizzando due tiranti (figura 6.14).

Figura 6.14 Tiranti inseriti alla base del pannello per confinare le catene poste alle estremità 8.4.3 Scorrimenti rispetto alla fondazione della sezione di base del pannello Durante la prova, a seguito del raggiungimento del momento ultimo nella sezione di base (con














pannello.

64

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]


Figura 6.15. Spostamento massimo del pannello per un drift dell’1.3% (35,7 mm)

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 600

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]





virtuale” del pannello (1,3%) e superiore a quest’ultimo (1.6%). È possibile notare che l’andamento





65

-0.21 -0.18 -0.15 -0.12 -0.09 -0.06 -0.03 0 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15-300

-200

-100

0

100

200


Spostamenti [mm]

F [kN]

Ch. 26


Come si può notare dal grafico lo spostamento non supera i 0,18 mm, quindi si può considerare con

buona approssimazione che il pannello non subisca spostamenti rigidi alla base.



spostamento (4.40 cm) e del taglio (296.80 kN) corrispondenti al “collasso virtuale” del pannello

di tipo B relativamente alla Prova n. 3. Osservando il diagramma forza-spostamento riportato in


-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

spostamento δ [mm]


0.1%0.2%0.4%0.6%0.75%1%1.3%1.6%inviluppi


66





67

Figura 6.19. Meccanismo di rottura pannello forato di tipo B (prova 3)



limitatissime;

• Con pannello alla massima deformazione (carico massimo, interrompendo il ciclo di carico in

modo da poter permettere questa misurazione): l’ampiezza delle fessure in questa


68






I risultati sperimentali ottenuti dalla Prova3 sul pannello B sono di seguito riassunti:

• W = 19,90 kN

• N = 50,00 kN

• uδ = 4,40 cm

• Vu = 296,80 kN

69

8.5 Prova n. 4






2,75 0,10 0,05 3 5,50 0,20 0,05 3

11,00 0,40 0,10 3

16,50 0,60 0,15 3

20,62 0,75 0,30 3

27,50 1,00 0,30 3

35,75 1,30 0,30 3

44,00 1,60 0,40 2

ID ultimo: 1,60 %








prossimo a quello

massimo;



• ad un ID pari allo 1.0% e allo 1.3% le fessure verticali si ampliano, si sentono distintamente

dei “colpi” provenire dalla zona compressa, seguite dal distacco parziale del calcestruzzo;

• nei 2 cicli di carico corrispondenti ad un ID pari all’1.6% la struttura raggiunge il “collasso



70

Valgono le stesse osservazioni fatte per le prove precedenti. Anche in questa prova il pannello è

stato confinato alle due estremità, utilizzando due tiranti (figura 6.20).

Figura 6.20. Tiranti inseriti alla base del pannello per confinare le catene poste alle estremità 8.5.3 Scorrimenti rispetto alla fondazione della sezione di base del pannello Durante la prova, a seguito del raggiungimento del momento ultimo nella sezione di base (con












71



pannello.

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]



-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 600

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]










72

-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08-300

-200

-100

0

100

200


Spostamenti [mm]

F [kN]

Ch. 26






spostamento (4.40 cm) e del taglio (288,00 kN) corrispondenti al “collasso virtuale” del pannello

di tipo B relativamente alla Prova n.4. Osservando il diagramma forza-spostamento riportato in


-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

spostamento δ [mm]


0.1%0.2%0.4%0.6%0.75%1%1.3%1.6%inviluppi


73





Figura 6.25. Meccanismo di rottura pannello forato di tipo B (prova 4)



limitatissime;



74






I risultati sperimentali ottenuti dalla Prova 4 sul pannello B sono di seguito riassunti:

• W = 19,90 kN

• N = 100,00 kN

• uδ = 4,40 cm

• Tu = 288,00 kN

75

8.6 Prova n. 5






2,75 0,10 0,05 3 5,50 0,20 0,05 3

11,00 0,40 0,10 3

16,50 0,60 0,15 3

20,62 0,75 0,30 3

27,50 1,00 0,30 3

35,75 1,30 0,30 3

41,25 1,50 0,40 1

ID ultimo: 1,50 %








prossimo a quello

massimo;


un’altezza di poche decine di cm, a passo di circa 50 cm (instabilità dei ferri φ 8 di ripresa dalla

fondazione);

• ad un ID pari all’1.0% e all’1.3% le fessure verticali si ampliano, si sentono distintamente dei

“colpi” provenire dalla zona compressa, seguite dal distacco parziale del calcestruzzo;

• nel ciclo di carico corrispondente ad un ID pari all’1.5% la struttura raggiunge il “collasso


76


Valgono le stesse osservazioni fatte per le prove precedenti. In questa prova le catene sono state

confinate alla base da staffe posizionate correttamente, quindi non è stato necessario utilizzare,

come nelle prove precedenti, i tiranti.




a causa del loro ridotto confinamento, con conseguente parziale distacco dal calcestruzzo. Al











pannello.

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]



77

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 600

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]









fra la fondazione del pannello ed il suolo:

-0.21 -0.18 -0.15 -0.12 -0.09 -0.06 -0.03 0 0.03 0.06 0.09 0.12-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150


Spostamenti [mm]

Ch. 14


78






di tipo A relativamente alla Prova n.5. Osservando il diagramma forza-spostamento riportato in


-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

spostamento δ [mm]


0.1%0.2%0.4%0.6%0.75%1%1.3%1.5%inviluppi


79








limitatissime;



80







• W = 19,90 kN

• N = 100,00 kN

• uδ = 4,12 cm

• Tu = 339,40 kN

81

8.7 Prova n. 6






2,75 0,10 0,05 3 5,50 0,20 0,05 3

11,00 0,40 0,10 3

16,50 0,60 0,15 3

20,62 0,75 0,30 3

27,50 1,00 0,30 3

35,75 1,30 0,30 3

41,25 1,50 0,40 1

ID ultimo: 1,50 %








prossimo a quello

massimo;



• ad un ID pari all’1.0% e all’1.3% le fessure verticali si ampliano, si sentono distintamente dei

“colpi” provenire dalla zona compressa, seguite dal distacco parziale del calcestruzzo;

• nel ciclo di carico corrispondenti ad un ID pari all’1.5% la struttura raggiunge il “collasso



82

Valgono le stesse osservazioni fatte per le prove precedenti. In questa prova le catene sono state

confinate alla base da staffe posizionate correttamente, quindi non è stato necessario utilizzare,

come nelle prove precedenti, i tiranti.




a causa del loro ridotto confinamento, con conseguente parziale distacco dal calcestruzzo. Al











pannello.

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]



83

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 600

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]









fra la fondazione del pannello ed il suolo:

-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1-300

-200

-100

0

100

200


Spostamenti [mm]

Ch. 14


84






di tipo A relativamente alla Prova n.6. Osservando il diagramma forza-spostamento riportato in


-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

spostamento δ [mm]


0.1%0.2%0.4%0.6%0.75%1%1.3%1.5%inviluppi


85







86


limitatissime;









• W = 19,90 kN

• N = 250,00 kN

• uδ = 4,12 cm

• Tu = 371,70 kN

87

8.8 Prova n. 7






6,00 0,10 0,05 3 12,00 0,20 0,05 3

24,00 0,40 0,10 3

48,00 0,80 0,15 1

6,00 0,10 0,30 3

ID ultimo: 0,80 %





• ad un ID pari allo 0.8% il pannello è completamente fessurato e manifesta un certo degrado

della resistenza ai carichi orizzontali;

prossimo a quello

massimo;

• allo scopo di valutare gli effetti del degrado della resistenza, vengono effettuati tre cicli di

carico corrispondente ad un ID pari allo 0.1%.

8.8.3 Scorrimenti rispetto alla fondazione della sezione di base del pannello In questo caso non si è verificato l’effetto di pinching evidenziato nelle prove precedenti. La

Figura 6.36 riporta gli spostamenti massimi, misurati lungo l’altezza, che si sono sviluppati in

seguito all’applicazione di un valore di interstorey drift prossimo al limite di “collasso virtuale”

(0,8 %). È possibile notare che l’andamento della deformata è pressoché lineare lungo l’altezza, e

non presenta scorrimenti concentrati alla base. Questo comportamento, differente rispetto a quanto

osservato per i pannelli di tipo A e B, può essere dovuto sia alla maggiore quantità di barre di

ripresa prevista in questo caso fra la fondazione e la struttura ( 8 / 25cmφ invece che 8 / 50cmφ ), che

alla maggiore quantità di calcestruzzo in zona compressa (permettendo di ottenere minori

88

compressioni e scongiurando l’instabilizzazione delle barre stesse).

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 600

500

1000

1500

2000

2500


Spostamenti [mm]

H [mm]


Figura 6.36. Spostamento massimo del pannello per un drift dello 0.8% (48,0 mm)


fra la fondazione del pannello ed il suolo (Figura 6.37).

-0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400


Spostamenti [mm]

F [kN]

Ch. 35


Come si può notare dal grafico in Figura 6.37 lo spostamento non supera i 0,25 mm, quindi si può

considerare con buona approssimazione che il pannello non subisca spostamenti rigidi alla base.



spostamento (4,80 cm) e del taglio (465,80 kN) corrispondenti al “collasso virtuale” del sistema di

89

pannelli di tipo C relativamente alla Prova n.7.

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

spostamento δ [mm]


0.1%0.2%0.4%0.8%0.101%inviluppi


90

8.8.5 Analisi delle fessure: tipo di collasso Durante la prova, all’aumentare dello spostamento applicato, si è raggiunto un livello di

fessurazione nel pannello d’anima caratterizzato da fessure diagonali (Figura 6.39). Per quanto

riguarda il pannello d’anima, pur presentando i segni di fessurazioni riconducibili ad un impegno

statico prevalentemente di tipo “tagliante” non ha evidenziato una vera e propria crisi riconducibile

a questo tipo di sollecitazione.

Figura 6.39. Meccanismo di rottura pannello pieno di tipo C (prova 7)

91

8.8.6 Sintesi dei risultati Durante la prova, si è sviluppato un meccanismo di rottura di tipo flessionale per quanto riguarda i

due pannelli d’ala con snervamento delle armature verticali d’ala per un valore del carico

orizzontale massimo pari a 465,80 kN. Per quanto riguarda il pannello d’anima, pur presentando i

segni di fessurazioni riconducibili ad un impegno statico prevalentemente di tipo “tagliante” non ha

evidenziato una vera e propria crisi riconducibile a questo tipo di sollecitazione. La struttura ha

raggiunto il limite di fessurazione stabilizzata in corrispondenza di un interstorey drift di poco

superiore allo 0,8% (corrispondente ad uno spostamento uδ “di collasso virtuale”, pari a 48,0 mm).

I risultati sperimentali ottenuti dalla Prova 7 sul sistema di pannelli di tipo C sono di seguito

riassunti:

• W = 112,8 kN

• N = 200,00 kN

• uδ = 4,80 cm

• Tu = 465,80 kN

92

9. OSSERVAZIONI SULLE RISULTANZE SPERIMENTALI

In sintesi, vengono riportate le osservazioni desumibili dalle risultanze sperimentali

precedentemente riportate. I pannelli pieni e forati di tipo A e B hanno mostrato:

- un meccanismo di collasso di tipo flessionale per snervamento delle armature longitudinali

verticali in corrispondenza della base. E’ opportuno mettere in evidenza come i carichi

orizzontali che provocano la “crisi” flessionale dei pannelli siano simili per entrambe le

tipologie (A e B) e piuttosto elevati (dell’ordine dei 300 kN);

- i diagrammi forze-spostamenti dei pannelli pieni e forati sono caratterizzati dalla presenza

del meccanismo di pinching che induce spostamenti concentrati in corrispondenza della

sezione di base del pannello ma di entità contenuta rispetto allo spostamento complessivo

misurato in sommità;

La struttura con pianta ad H ha invece mostrato:

- un meccanismo di rottura di tipo flessionale per quanto riguarda i due pannelli d’ala (che

lavorano “sostanzialmente” a trazione). Il pannello d’anima ha evidenziato alcune

fessurazioni riconducibili ad impegno statico di tipo “tagliante” senza pur tuttavia mettere in

evidenza una vera e propria crisi di questo tipo. Anche in questo caso i valori di carico

orizzontale massimo risultano essere piuttosto elevati (dell’ordine dei 500 kN);

- di essere in grado di funzionare come un elemento a doppio T dotato di un’anima e due

flange grazie all’ottimale funzionamento delle “chiavi elastiche”.

93

10. CONCLUSIONI

Questo documento presenta in sintesi i risultati ottenuti durante una estesa campagna di prove

sperimentali progettate dall’Università di Bologna e condotte presso il Laboratorio del Centro

Sismico Europeo EUCENTRE di Pavia volte alla valutazione del comportamento sismico di

strutture realizzate attraverso l'impiego di pannelli portanti di tipo misto in conglomerato

cementizio armato e polistirene espanso quali sono quelli prodotti dalla ditta NIDYON.

Sono state effettuale sei prove sui pannelli singoli (4 sui pannelli pieni di tipo A e 2 sui pannelli

forati di tipo B) ed una sola sulla struttura ad H. Tutti gli elementi provati (in vera grandezza)

sottoposti ad un carico verticale costante sono stati sollecitati con carichi ciclici (nel piano)

orizzontali a “doppio effetto” sviluppati in controllo di spostamento.

I risultati di tali prove sperimentali hanno mostrato che tutte le tipologie di pannelli provate sono

caratterizzate da: (i) l'assenza di un vero e proprio collasso, (ii) un'elevata portanza nei confronti dei

carichi orizzontali, (iii) un buon comportamento duttile, (iv) la capacità di mantenere, a fronte di

carichi orizzontali crescenti, un'ottimale portanza anche nei confronti dei carichi verticali e (v) da

quadro fessurativo stabile che rimane concentrato nella zona di base (senza coinvolgere

l’elevazione) e non è tale da innescare altri fenomeni (quali ad esempio la rottura a compressione

del calcestruzzo). In particolare i risultati di tali prove consentono di verificare l'efficacia dei

connettori presenti tra le due pareti di calcestruzzo (che riescono (i) ad impedire l’instabilità delle

pareti stesse e (ii) a garantire un comportamento del pannello monolitico, come un corpo unico) e

delle “chiavi elastiche” che, non subendo alcun tipo di danno consentono il corretto funzionamento

della struttura con pianta ad H rendendola “virtualmente” non collassabile.

94

11. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

• Chai Y.H., Anderson J.D., 2005. “Seismic response of perforated lightweight aggregate

concrete wall panels for low-rise modular classrooms”, Engineering Structures, Volume 27, pp.

593-604.

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CONVENZIONE - nidyon.com 3 - descrizione prove.pdf · Tale metodo costruttivo, ... Definire le opportune indicazioni progettuali per la progettazione antisismica di strutture