Per grandi spostamenti servono dispositivi capaci di elevate deformazioni e non solo
I capannoni prefabbricati monopiano presentano, in caso di terremoto, una risposta dinamica generalmente caratterizzata da grandi spostamenti, in particolare a livello della copertura.
Gli effetti del sisma del 2012 in Emilia hanno confermato come il comportamento di questa particolare tipologia costruttiva, ed i conseguenti danni strutturali, sia legato a valori di spostamento molto elevati degli elementi che compongono la struttura. In assenza di connessioni tra elementi strutturali tali spostamenti possono assumere l’ordine di grandezza delle decine di centimetri e questo risulta essere il principale effetto del sisma su questo tipo di strutture.
In termini dinamici possiamo affermare che l’accelerazione applicata alla struttura si traduce in forza inerziale e spostamento, senza quasi mettere in gioco la resistenza degli elementi strutturali.
In presenza di collegamenti rigidi delle travi, che impediscono spostamenti reciproci, la vulnerabilità sismica si manifesta alla base dei pilastri, quasi sempre non dotati di adeguate caratteristiche di duttilità, nei capannoni esistenti non progettati con criteri antisismici.
Oltre la dissipazione con i dispositivi Sismocell e Sismocell Box.
Le 4 fasi di funzionamento dei collegamenti dissipativi Sismocell
I dispositivi a fusibile dissipativo, quali Sismocell e Sismocell Box, consentono di andare oltre il beneficio legato alla sola dissipazione di energia negli edifici prefabbricati monopiano in cemento armato, edifici che esprimono gran parte della propria risposta sismica in termini di spostamento reciproco degli elementi strutturali.
I dispositivi Sismocell sono dispositivi a fusibile dissipativo in cui si possono distinguere quattro fasi di comportamento:
FASE 1 – ELASTICA
fase iniziale in cui il dispositivo non ha ancora raggiunto la sua forza di attivazione.
FASE 2 – PLASTICA
il dispositivo raggiunge la sua forza di attivazione ed inizia a dissipare energia.
FASE 3 – DISACCOPPIAMENTO
il dispositivo deformato consente uno spostamento reciproco controllato tra elementi strutturali.
FASE 4 – FINE CORSA
condizione finale di sicurezza in cui il dispositivo arriva a fine corsa ed impedisce la perdita di appoggio degli elementi strutturali.
VINCOLO A FUSIBILE
DISSIPAZIONE
SPOSTAMENTO CONTROLLATO
SICUREZZA FINALE
Questo comportamento del dispositivo, oltre che rispettare il principio di gerarchia delle resistenze, consente di utilizzare tutti i parametri propri della risposta dinamica di una qualsiasi struttura: elasticità, dissipazione e spostamento.
Confronto tra connessioni rigide e connessioni dissipative Sismocell. Guarda la differenza.
Collegamenti rigidi
Il collegamento rigido comporta elevate deformazioni dei pilastri e conseguente danneggiamento della struttura. Nessuna riduzione delle sollecitazioni trasferite dalla copertura al pilastro.
Collegamenti dissipativi Sismocell
Le connessioni dissipative consentono lo spostamento controllato della copertura e la conseguente riduzione delle deformazioni dei pilastri. Dissipazione di energia e limitazione delle sollecitazioni trasferite dalla copertura al pilastro.
Collegamenti duttili e gerarchia delle resistenze
La vulnerabilità legata all’assenza di collegamenti dissipativi tra elementi strutturali nei capannoni prefabbricati è riconosciuta anche dalla normativa post-sisma 2012 che ha immediatamente imposto, nelle zone colpite dal terremoto, la realizzazione di collegamenti tra elementi strutturali per poter continuare ad utilizzare i capannoni.
Successivamente, il D.M. n.65 del 07-03-2017 (Decreto “Sismabonus”) ha modificato l’impostazione iniziale, basata sul principio del semplice collegamento, fornendo indicazioni più precise. L’allegato A alla citata normativa indica: “Nell’intervento su tali costruzioni è comunque opportuno che il dimensionamento dei collegamenti avvenga con riferimento al criterio di gerarchia delle resistenze, adottando collegamenti duttili, prevedendo sistemi di ancoraggio efficaci, e idonei sistemi anti caduta/ribaltamento, laddove non si riesca a limitare in altro modo gli spostamenti.”
Viene quindi indicata l’applicazione del principio di gerarchia delle resistenze e l’adozione di collegamenti dissipativi duttili che quindi, a differenza di quelli rigidi, garantiscono un collegamento il cui comportamento va oltre il campo elastico.
Regolarizzazione della struttura con le connessioni dissipative
La principale caratteristica dei dispositivi Sismocell è di assicurare alla struttura una risposta adattiva, attivandosi nelle posizioni in cui viene superata la soglia di elasticità.
Il dispositivo, una volta attivato, produce, prima, una dissipazione di energia, e successivamente un disaccoppiamento controllato tra gli elementi strutturali. La risposta strutturale si adatta quindi ai picchi di sollecitazione indotti dal sisma sulle connessioni.
Complessivamente la struttura risulta in grado di modificare la propria risposta dinamica riducendo e ridistribuendo gli effetti dell’azione sismica.
L’utilizzo dei dispositivi Sismocell consente quindi di considerare un comportamento regolare della struttura, come generalmente modellato con i software di calcolo, anche in presenza di interferenze con tamponamenti, impianti e macchinari, che quasi sempre caratterizzano il layout di un capannone industriale.
Dispositivi a fusibile dissipativo per una struttura adattiva
I dispositivi a fusibile dissipativo Sismocell, oltre alla dissipazione, con il disaccoppiamento controllato nelle posizioni in cui si concentrano le sollecitazioni, sono in grado di regolarizzare il comportamento strutturale nel suo complesso, garantendo sempre un collegamento efficace tra gli elementi prefabbricati.
La struttura diventa così una struttura adattiva che modifica il proprio comportamento dinamico in funzione dell’input sismico, che, come è noto e come l’esperienza degli eventi sismici dimostra, non è quello regolare definito dalla normativa, ma risulta caratterizzato da picchi di accelerazione concentrati in alcune frequenze, differenti e proprie di ogni evento sismico.
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