UN SISTEMA INDUSTRIALIZZATO PER LE...

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  • UN SISTEMA INDUSTRIALIZZATO PER LE COSTRUZIONI: UN SISTEMA INDUSTRIALIZZATO PER LE COSTRUZIONI: PROVE SISMICHE SU TAVOLA VIBRANTE DEL

    SISTEMA EMMEDUE

    ENEA C. R. Casaccia, 27 novembre 2008

    Comportamento monotono e ciclico di solai e pareti EMMEDUE

    prof. Ing. Alberto Pavese

    Universit degli Studi di Pavia

    Responsabile TREESLAB e sezione Strutture in c aResponsabile TREESLAB e sezione Strutture in c.a.

  • Visit at EUCENTRE

    St t i di i d i l t iStrategia di indagine e valutazione

    1. Sperimentazione su elementi

    1. Prove di carico monotono su 14 pannelli di dimensioni ridotte perla qualificazione materiale

    2 P di i t 8 lli di l i2. Prove di carico monotono su 8 pannelli di solaio

    3. Prove di carico ciclico su 8 pannelli di dimensioni reali incompressione e taglio per qualificazione elementicompressione e taglio per qualificazione elementi

    4. Prove cicliche su 4 collegamenti, nodi orizzontali e verticali percaratterizzazione delle unioni

    2. Valutazione e sviluppo di un modello di calcolo

    3 Prova pseudodinamica su un edificio al vero3. Prova pseudodinamica su un edificio al vero

    4. Predisposizione di regole per la progettazione

  • Visit at EUCENTRE

    Obi tti iObiettivi

    1. Valutazione dellinterazione polistirene-pelli in cls, resistenza acompressione e stabilit locale e globale pressoflessione tagliocompressione e stabilit locale e globale, pressoflessione, taglio,delaminazione

    2. Valutazione del comportamento degli elementi: resistenza taglio-2. Valutazione del comportamento degli elementi: resistenza tagliocompressione, evoluzione del danno in condizioni di caricomonotono e ciclico, modi di collasso, duttilit disponibile,dissipazione istereticadissipazione isteretica

    3. Valutazione delle condizioni di connessione (vincolo) elemento-elemento, elemento-solaio ed elemento-fondazione,

    4. Sviluppo di un modello per il calcolo delle azioni

    5 Predisposizione di linee guida per luso della tecnica costruttiva5. Predisposizione di linee guida per l uso della tecnica costruttiva(manuale di progettazione)

    6. Verifica su strutture in scala reale

  • Visit at EUCENTRE

    Prove monotone su pannelli 1.00 m x 1.00 m

  • Visit at EUCENTRE

    Prove monotone su pannelli di solaio 2 25x4mProve monotone su pannelli di solaio 2.25x4m

  • Visit at EUCENTRE

    2 elementi, polistirene sp=8cm, 15 kg/m3

    2 elementi, polistirene sp=8cm, 25 kg/m3

    2 elementi, polistirene sp=16cm, 15 kg/m3

    2 elementi, polistirene sp=16cm, 25 kg/m3

  • Visit at EUCENTRE

  • Visit at EUCENTRE

  • Visit at EUCENTRE

    Propriet dei pannelli e setup di prova delle tipologie

    N. provaDimensioni

    [m]Aperture

    Carico

    assiale [kN]2018 19

    25

    Propriet dei pannelli e setup di prova delle tipologie

    [m] assiale [kN]

    1 3.00 x 3.00 nessuna 150

    2 3.00 x 3.00 nessuna 300

    3 4 00 3 00 150

    1(5)3(7)

    9(13) 11(15)

    21 22 233 4.00 x 3.00 nessuna 150

    4 4.00 x 3.00 nessuna 300

    5 3.00 x 3.00 finestra 150

    0(4) 2(6)8(12) 10(14)

    6 3.00 x 3.00 finestra 300

    7 3.00 x 3.00 porta 150

    8 3.00 x 3.00 porta 300

    16 17 24

    8 3.00 x 3.00 porta 30017

    22 16

    21

    4 510 11

    13

    12

    18 1923

    1210 11

    22

    2117 18

    2 3

    6 7

    8 9

    208 97615 16

    14 15 20

    0 1

    6 7

    13 14 19

    0 1 2 3 4 5

  • Visit at EUCENTRE

    Test 1_Muro 3x3 senza aperture_Assiale 150kN: cicli Forza-Spostamento attuatore 0 1% 0 2% 0 4% 0 6% e 1 0%

    FORZA-SPOSTAMENTO ATTUATORE2018 19

    25

    attuatore 0.1%, 0.2%, 0.4%, 0.6% e 1.0%

    200

    300

    0(4)

    1(5)

    2(6)

    3(7)

    8(12)

    9(13) 11(15)

    10(14)

    21 22 23

    100

    0 1%

    16 17 24

    0-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

    Forz

    a [k

    N]

    0,1%0,2%0,4%0,6%1%

    -100

    -300

    -200

    Spostamento [mm]

  • Visit at EUCENTRE

    Test 3_Muro 4x3 Porta_Assiale 150kN: cicli Forza-Spostamento attuatore 0.1%, 0.2%,

    FORZA_SPOSTAMENTO ATTUATORE

    0.4%, 0.6% (depurato)

    300

    400

    100

    200

    0 1%

    -100

    0-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

    FOR

    ZA [k

    N] 0,1%

    0,2%

    0,4%

    0,6%

    300

    -200

    -400

    -300

    SPOSTAMENTO [mm]

  • Visit at EUCENTRE

  • Visit at EUCENTRE

    Test 2_Muro 3x3 senza aperture_Assiale 300kN: cicli Forza-Spostamento attuatore 0 1% 0 2% 0 4% 0 6% e 1 0%

    FORZA-SPOSTAMENTO ATTUATORE 25

    0.1%, 0.2%, 0.4%, 0.6% e 1.0%

    300

    0(4)

    1(5)

    2(6)

    3(7)

    8(12)

    9(13) 11(15)

    10(14)

    21 22 23

    2018 19

    100

    200( )

    16 17 24

    0

    100

    -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40orza

    [kN

    ]

    0,1%0,2%0,4%0 6%

    -100

    40 30 20 10 0 10 20 30 40Fo 0,6%1%

    -200

    -300

    Spostamento [mm]

  • Visit at EUCENTRE

    2_Pannello 3x3 senza aperture: 0.6%p

  • Visit at EUCENTRE

    0.16

    5

    0.12

    4

    0.11

    9

    0.16

    7

    0.13

    9

    0.13

    00.15

    0.20

    Confronto degli smorzamenti

    0.05

    0.10 TO

    T PROVA 1 M2PROVA 2 M2

    totali a 0.4%

    0.001CICLO 2CICLO 3CICLO

    0.16

    5 0.17

    7

    0.15

    6

    0 15

    0.20

    Confronto degli

    0.12

    4

    0.11

    9

    0.12

    60.10

    0.15

    TO

    T PROVA 1 M2PROVA 2 M2

    Confronto degli smorzamenti totali a 0.6%

    0.00

    0.05

    1CICLO 2CICLO 3CICLO

  • Visit at EUCENTRE

    Test 3_Muro 3x3 Porta_Assiale 150kN: cicli Forza-Spostamento attuatore 0.1%, 0.2%, 0.4%, 0.6% e 1.0% (depurato)

    1210 11

    22

    2117 18

    FORZA-SPOSTAMENTO ATTUATORE

    300

    13 14 19

    20

    0 1 2 3 4 5

    8 97615 16

    200

    0

    100

    a [k

    N]

    0,1%0,2%0 4%

    -100

    0-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40Fo

    rza 0,4%

    0,6%1%

    -200

    -300

    Spostamento [mm]

  • Visit at EUCENTRE

    Prova 3_Pannello 3x3 Porta: 1.0% (in corrispondenza dellapertura)

    P 3 P ll 3 3Prova 3_Pannello 3x3 Porta: 1.0% (in

    corrispondenza della base)base)

  • Visit at EUCENTRE

    Test 4_Muro 3x3 Porta_Assiale 300kN: cicli Forza-Spostamento attuatore 0.1%, 0 2% 0 4% 0 6% e 1 0%

    FORZA-SPOSTAMENTO ATTUATORE 1210 1122

    0.2%, 0.4%, 0.6% e 1.0%

    30020

    0 1 2 3 4 5

    8 97615 16

    2117 18

    100

    200 13 14 19

    0

    100

    -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40orza

    [kN

    ]

    0,1%0,2%0,4%0 6%

    -100

    40 30 20 10 0 10 20 30 40Fo 0,6%1%

    -200

    -300

    Spostamento [mm]

  • Visit at EUCENTRE

    Prova 4_Pannello 3x3 Porta: 0.6%

    Prova 4_Pannello 3x3 Porta: 1.0% (in

    corrispondenza dellacorrispondenza della base)

  • Visit at EUCENTRE

    Test 5_Muro 3x3 Finestra_Assiale 150kN: cicli Forza-Spostamento attuatore

    FORZA-SPOSTAMENTO ATTUATORE17 21

    0.1%, 0.2%, 0.4%, 0.6% e 1.0% (depurato)

    200

    30023

    2 3

    4 5

    6 7

    8 9

    10 1113

    12

    18 19

    22 16

    100

    0 1

    14 15 20

    0-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

    Forz

    a [k

    N]

    0,1%0,2%0,4%0,6%1%

    -100

    1%

    -200

    -300

    Spostamento [mm]

  • Visit at EUCENTRE

    Comportamento dei solai1. In generale buono, resistenza e rigidezza molto elevata (comparabili con quelli della sezione

    piena).

    2. Nel modello degli edifici possibile considerare i pannelli orizzontali (solai) infinitamenteg p p ( )rigidi (vantaggi derivanti dalla distribuzione delle forze orizzontali in condizioni di caricosismico)

    Muri di dimensioni ridotte1. Buona resistenza a compressione e a taglio (ottenuta dalla compressione diagonale)

    2. Buona resistenza a delaminazione (principalmente dovute alle ondulazione del polistirene)

    3. buon comportamento atteso in tutte le azioni flessionali fuori piano e nel piano (taglianti)

    Pannelli di grandi dimensioni1 V l i di i t b1. Valori di resistenza buona

    2. Capacit di deformazione post elastica non elevata

    3. Collasso dovuto allinstabilizzazione delle barre o a rottura per taglio o connessione con3. Collasso dovuto all instabilizzazione delle barre o a rottura per taglio o connessione confondazione

  • Predizione numerica della risposta di solai M2pLa valutazione del comportamento del sistema solaio, che costituito da tre elementi distinti, consiste nelladeterminazione dellinterazione fra i vari strati (solette di calcestruzzo, rete di acciaio e polistirolo). Per raggiungere talescopo si deciso per una modellazione tridimensionale di dettaglio: a tal fine si scelto di impiegare il programma adelementi finiti Ansys (ANSYS Engineering Analysis System 2002):elementi finiti Ansys (ANSYS Engineering Analysis System, 2002):

    1. nella prima modellazione si deciso di suddividere il lato corto (2.25 m.) in 8 elementi ed il lato lungo in 14elementi (4 m.), mentre lo spessore (0.08 m.), comprendente sia le due solette che il calcestruzzo si suddiviso inpi strati In particolare si scelto di riportare lo strato di polistirolo ad una configurazione con tre strati Le analisipi strati. In particolare si scelto di riportare lo strato di polistirolo ad una configurazione con tre strati. Le analisihanno mostrato un comportamento di tale modello estremamente rigido in confronto ai risultati ottenuti dalle provedi laboratorio. Ci potrebbe essere causato dalla presenza di elementi finiti in cui