Comportamento ciclico di nodi travi prefabbricate reticolari miste - pilastri in c.a.: indagine teorica e sperimentale

La ricerca di carattere teorico-sperimentale riguarda lo studio del comportamento sotto carichi ciclici delle travi e della connessione fra le travi reticolari miste e i pilastri in c.a. gettati in opera. Saranno individuati i requisiti di progetto necessari ad evitare la formazione di meccanismi fragili dovuti a perdita di aderenza delle armature, a crisi per taglio o a modeste risorse di duttilità delle sezioni causate dall'assenza di staffe di confinamento. La ricerca sarà condotta in due fasi distinte in ognuna delle quali le attività sperimentali e le indagini teorico-numeriche verranno sinergicamente sviluppate in parallelo. Nella prima fase saranno eseguite prove sperimentali e indagini numeriche finalizzate allo studio di alcune tipologie, fra le più diffuse, di travi e di connessioni nelle quali la trasmissione degli sforzi al nodo è demandata ad armature aggiuntive. Il programma sperimentale includerà prove monotoniche e cicliche in controllo di spostamento, sia a momento positivo che negativo su prototipi a scala reale di travi continue con collegamenti e pannelli di nodo sovraresistenti. Le prove hanno la finalità di valutare le capacità rotazionali delle sezioni sedi di possibili formazioni di cerniere plastiche, e permetteranno di rilevare: i legami momento-curvatura e i limiti di deformabilità delle sezioni; l'estensione della zona di cerniera plastica; le modalità di trasmissione degli sforzi fra acciaio e calcestruzzo in prossimità del nodo. Parallelamente saranno condotte indagini numeriche con codici agli elementi finiti, calibrando i modelli sui risultati delle prove sperimentali eseguite dalle cinque Unità di Ricerca. Sarà poi verificata l'efficacia di modelli di tipo sezionale nel prevedere i legami momento-curvatura e i valori di rotazione ultima, individuando le caratteristiche delle armature che non limitino la duttilità delle sezioni. Particolare attenzione sarà posta alla valutazione della rigidezza della connessione, sia per cicli di carico di piccola ampiezza, che nelle condizioni che inducono plasticizzazione alle estremità delle travi. I risultati di questa fase sperimentale costituiranno supporto per la validazione di modelli numerici finalizzati alla previsione del comportamento della connessione. Costituiranno supporto dell'attività sperimentale indagini su problemi locali condotte eseguendo prove di push-out su campioni rappresentativi di un tratto di trave reticolare mista. Le prove saranno finalizzate ad individuare le modalità di collasso e le resistenze dei singoli componenti della travatura e i meccanismi di trasmissione degli sforzi acciaio-calcestruzzo.

Obiettivo della ricerca è lo studio dei problemi relativi al comportamento sotto azioni cicliche di travi prefabbricate reticolari miste connesse a colonne in c.a. ordinario gettate in opera. L'analisi sarà finalizzata a fornire regole di progetto e indicazioni costruttive per il sistema di connessione trave-pilastro in modo da prevenire la crisi del collegamento per taglio e il degradarsi dei cicli di isteresi per effetto dello scorrimento fra le armature di continuità e il calcestruzzo, del manifestarsi di diffuse fessurazioni nella zona del pannello nodale e di fenomeni di imbozzamento del piatto metallico inferiore della trave. Verranno condotte prove sperimentali e indagini numeriche finalizzate allo studio di alcune tipologie, fra le più diffuse, di travi e di connessioni nelle quali la trasmissione degli sforzi è demandata ad armature aggiuntive. Saranno effettuate prove su travi continue considerando tipologie di utilizzo corrente nella costruzione di edifici destinati ad uso di civile abitazione progettate con particolare attenzione alle azioni cicliche. Saranno formulate indicazioni progettuali finalizzate al raggiungimento delle prestazioni attese mediante la risoluzione dei problemi strutturali riscontrati nella sperimentazione condotta. L'efficacia delle soluzioni strutturali individuate sarà verificata attraverso ulteriori prove sperimentali. I campioni di trave continua saranno composti da due semi-travi convergenti al nodo, nel quale è simulata la presenza della colonna attraverso spezzoni della lunghezza di poche decine di centimetri, opportunamente precompressi. Verranno condotte prove monotoniche e cicliche in controllo di spostamento al fine di rilevare: - i legami momento-curvatura e i limiti di deformabilità delle sezioni; - l'ampiezza della zona di soletta collaborante e gli effetti del confinamento forniti dagli apparecchi di appoggio dei solai; - l'estensione della zona di cerniera plastica; - le modalità di trasmissione degli sforzi fra acciaio e calcestruzzo in prossimità del nodo e l'evolversi degli scorrimenti acciaio-calcestruzzo durante l'applicazione del carico. Le analisi numeriche saranno condotte facendo uso di modelli semplificati di tipo sezionale, per la valutazione dei legami momento curvatura delle travi, e modelli implementati attraverso codici di calcolo agli elementi finiti per l'interpretazione dei risultati delle prove su travi continue. La metodologia di ricerca che si intende adottare prevede sia l’approccio sperimentale, che quello numerico - analitico attraverso indagini numeriche e formulazione di modelli semplificati. Al fine di indagare sul meccanismo di trasmissione degli sforzi tra acciaio e calcestruzzo saranno confezionati campioni per le prove di push-out; essi sono costituiti da due tronchi di trave reticolare mista, completi di calcestruzzo, e saranno sottoposti a scorrimento. Le prove monotoniche e cicliche saranno condotte a controllo di spostamento, con azioni esterne applicate direttamente sul calcestruzzo ed azioni applicate attraverso il traliccio di armatura. I campioni saranno strumentati con estensimetri elettrici, applicati a diversi elementi resistenti del traliccio e annegati nel getto di calcestruzzo. Per la valutazione della capacità rotazionale e delle risorse di duttilità delle sezioni di estremità delle travi, sedi di possibili formazioni di cerniere plastiche, e la valutazione dei momenti di snervamento verranno condotte prove monotoniche e cicliche in controllo di spostamento, sia a momento positivo che negativo su travi continue. I campioni saranno composti da due semi-travi convergenti al nodo, nel quale è simulata la presenza della colonna attraverso spezzoni di pilastro della lunghezza di 30 cm, su cui verrà effettuata opportunamente una precompressione. I prototipi saranno strumentati con estensimetri elettrici, disposti sia all’esterno delle travi che sugli elementi del traliccio. Paral