PARETI Negli edifici in cemento armato, molto spesso il ruolo di trasferire le azioni sismiche è affidato alle pareti di taglio. Il maggior vantaggio dell'inserimento.

Presentazione sul tema: "PARETI Negli edifici in cemento armato, molto spesso il ruolo di trasferire le azioni sismiche è affidato alle pareti di taglio. Il maggior vantaggio dell'inserimento."— Transcript della presentazione:

1 PARETI Negli edifici in cemento armato, molto spesso il ruolo di trasferire le azioni sismiche è affidato alle pareti di taglio. Il maggior vantaggio dell'inserimento di pareti è il significativo aumento della rigidezza laterale dell'edificio, a cui consegue: una riduzione degli effetti del secondo ordine e quindi un aumento della sicurezza nei confronti del collasso; le pareti, inoltre, anche in fase di estesa fessurazione, mantengono gran parte della capacità portante dei carichi verticali, cosa che non sempre accade per i pilastri.

2 PARETI La maggior rigidezza del sistema strutturale
rende minima l'influenza negativa che i pannelli di tamponamento possono avere sul comportamento globale dell'edificio, protegge gli elementi secondari dal danneggiamento, il che comporta un notevole vantaggio economico in termini di costi di riparazione, e tende a minimizzare gli effetti psicologici sulle persone. Un ulteriore vantaggio è che il comportamento degli edifici con pareti è generalmente più affidabile di quello di edifici composti di soli telai; questo grazie al fatto che le cerniere si formano nelle travi e non nelle pareti, in particolare se queste sono state progettate secondo le regole del capacity design.

3 Comportamento per carichi monotoni
Pareti progettate secondo le moderne normative presentano un comportamento notevolmente duttile a fronte di carichi monotoni: in prove di laboratorio, si è potuta rilevare una duttilità, espressa in termini di spostamento in sommità, dell'ordine di 10.

4 In tali prove si è anche evidenziato che, all'inversione del carico, le pareti subiscono il collasso per instabilizzazione fuori del piano, per carichi notevolmente inferiori ai valori massimi raggiunti nel verso precedente. Infatti, poiché le pareti a sezione rettangolare presentano uno spessore piuttosto piccolo, la loro rigidezza fuori del piano, dopo l'espulsione del copriferro, è notevolmente ridotta. Per questo motivo, può essere vantaggioso adottare pareti con sezione di forma composta. In merito alla resistenza a flessione, si è verificato che questa non è granché influenzata dalla quantità di armatura d'anima; peraltro, una armatura più fitta comporta una maggiore duttilità.

5 La resistenza a flessione per carichi monotoni è circa uguale (o di poco superiore) alla resistenza massima per carichi ciclici e la curva monotona approssimativamente costituisce l'inviluppo dei diagrammi ciclici. Anche se l’ipotesi di conservazione delle sezioni piane non è rigorosamente valida, in particolare per le pareti meno snelle che si comportano più come elementi piani che come travi, ai fini della progettazione la resistenza flessionale di una parete può essere determinata come per i pilastri.

6 Anche la duttilità in curvatura, mf, può essere stimata secondo il metodo generale; occorre tener conto del corretto legame sc-ec per le diverse parti della sezione della parete, poiché il grado di confinamento è diverso alle estremità, che sono staffate, rispetto all’anima. Comunque, tale stima della duttilità risulta alquanto grossolana, poiché il comportamento è notevolmente influenzato dalla presenza del taglio. Infine, per la valutazione della duttilità in termini di spostamento, md, il problema della stima della lunghezza equivalente della cerniera plastica è ancora più complesso che non per gli elementi lineari. Utili indicazioni, ricavate da prove sperimentali, possono essere reperite nelle opere in bibliografia.

7 Comportamento per carichi ciclici
Il fattore che maggiormente contribuisce a definire il comportamento ciclico di una parete è il rapporto di snellezza: altezza/lunghezza, hw/lw. Pareti molto snelle, hw/lw2, se correttamente progettate e realizzate, sono caratterizzate da comportamento duttile e da modalità di crisi tipo flessione, simile a quello delle travi. All’opposto, nelle pareti poco snelle o tozze il fattore maggiormente caratterizzante è il taglio, specialmente la possibilità di crisi per scorrimento da taglio.

8 Pareti snelle Come per le travi, la duttilità delle pareti soggette ad azioni cicliche decresce al crescere delle tensioni dovute al taglio. Comunque la rottura non può essere classificata come fragile, dato che lo schiacciamento avviene solo dopo che si sono verificate notevoli deformazioni sia per flessione che per taglio. Relativamente alla possibilità di instabilizzazione fuori piano delle pareti a sezione sottile, si osserva che, nelle sollecitazioni cicliche ampiamente in campo plastico, all'inversione del carico le lesioni circa orizzontali apertesi all’estremità della parete possono non richiudersi. In questa situazione di parziale contatto, anche un piccolo momento flettente fuori piano può provocare una notevole eccentricità dello sforzo assiale con la possibilità di sbandamento fuori del piano, particolarmente nelle sezioni sottili di forma semplice.

9 Occorre notare che alla base delle pareti molto snelle si sviluppano momenti flettenti molto grandi, che possono portare al sollevamento delle fondazioni e la conseguente rotazione intorno ad un punto prossimo al lembo compresso, questo in particolare quando il sistema delle fondazioni non presenta un’elevata rigidezza. La rotazione della base della parete ha un effetto favorevole nei riguardi della flessione, perché il momento flettente risulta inferiore rispetto alla situazione di incastro perfetto, ma non nei riguardi del taglio, perciò aumenta il rischio di crisi per taglio. Inoltre, nei sistemi composti pareti-telai, la rotazione indotta dalle pareti può aumentare la richiesta di duttilità nelle travi dei telai.

10 Pareti tozze Negli edifici bassi, comunemente si trovano pareti di taglio di altezza anche inferiore alla lunghezza. Queste conferiscono alla struttura una notevole rigidezza, da cui deriva un basso periodo proprio. Per questo motivo, tali strutture durante l'evento sismico si trovano a compiere un numero di cicli maggiore e quindi, se le deformazioni in campo plastico sono elevate, il degrado cumulativo risulta maggiore. Per questo motivo e per il fatto che nelle pareti tozze di solito si verifica la crisi per taglio, il fattore di struttura assunto in caso di presenza di pareti tozze è più basso che non per analoghi edifici con pareti snelle.

11 Possibili modalità di crisi di una parete tozza:
Quando non è presente una sufficiente armatura orizzontale, la crisi avviene per trazione diagonale, con la formazione di una lesione diagonale. Questa modalità di crisi può essere evitata se la griglia di armatura, orizzontale e verticale, è in grado di assorbire un taglio maggiore di quello corrispondente alla resistenza flessionale effettiva (in accordo con la gerarchia delle resistenze).

12 2. Occorre notare che, mentre nelle pareti snelle per il taglio è necessaria solo l'armatura orizzontale, nelle pareti tozze è necessaria anche quella verticale, affinché si possa sviluppare il meccanismo a traliccio. Infatti, l'equilibrio dei puntoni inclinati di calcestruzzo che non attraversano gli elementi di contorno, in cui sono presenti armature verticali, non è possibile se non in presenza di armature disposte in modo da fornire le reazioni verticali e/o compressione assiale.

13 3. Quando l'armatura a taglio è sufficiente, la crisi può avvenire per compressione diagonale, cioè per schiacciamento dei puntoni compressi nell'anima della parete.

14 4. La resistenza a compressione dei puntoni è notevolmente ridotta in caso di sollecitazione ciclica, poiché le lesioni inclinate si formano nelle due direzioni; la crisi per compressione diagonale può essere evitata limitando opportunamente le tensioni tangenziali medie dovute al taglio.

15 Una modalità di crisi frequente nelle pareti tozze è per scorrimento, che si verifica quando ad alti livelli di taglio sono associati bassi livelli di compressione assiale. Questa modalità, simile a quella che si verifica nelle travi soggette ad alti livelli di taglio ciclico, è caratterizzata da eccessivi spostamenti lungo una lesione orizzontale originata dalla flessione, che causano una drastica riduzione di rigidezza e di capacità dissipativa. Gli effetti negativi dello scorrimento per taglio possono essere limitati disponendo delle barre inclinate incrociate attraverso le potenziali lesioni da flessione.

16 Pareti con aperture Nelle pareti in cemento armato di solito sono presenti delle aperture: porte, finestre, vani per il passaggio di condutture. Se le aperture sono di dimensioni piccole rispetto a quelle della parete e non sono disposte lungo file regolari, allora il comportamento della parete non si discosta da quello dell'analoga senza aperture. Quando, invece, le dimensioni delle aperture non sono irrilevanti rispetto a quelle della parete e la loro disposizione è regolare lungo l'altezza, allora si parla di un sistema di pareti accoppiate, il cui comportamento è intermedio fra quello di una parete piena e quello di un telaio.

17 Il momento flettente totale alla base due pareti accoppiate è dato dalla somma dei momenti flettenti agenti alla base di ciascuna parete singola e del prodotto, l·T (T=C, sforzi assiali nelle pareti), la cui grandezza dipende dalla distanza l fra i baricentri e dal livello di sforzo assiale sostenuto dalle pareti singole. D'altra parte, maggiore è la resistenza delle travi di accoppia-mento, maggiore è il taglio che queste possono trasmettere e che genera lo sforzo assiale nelle pareti. In definitiva, con travi di accoppia-mento di elevata resistenza risulta elevata la quota di momento ribaltante assorbito come sforzo normale e ridotto il momento flettente nelle singole pareti.

18 Le pareti accoppiate, se ben progettate anche nei dettagli, presentano una notevole duttilità e capacità di dissipare energia nella formazione di cerniere plastiche nelle travi di accoppiamento e nella sezione di base delle pareti. Relativamente ai telai, nelle pareti accoppiate i rapporti di resistenza e rigidezza flessionale delle travi di accoppiamento e degli elementi verticali sono molto più bassi; questo assicura che le plasticizzazioni si verificheranno nelle travi mentre le pareti rimarranno in campo elastico. Ciò è vantaggioso anche dal punto di vista dei costi di riparazione, essendo le travi di accoppiamento (sottofinestra) facilmente riparabili, senza che le funzioni dell'edificio siano compromesse.

19 Ovviamente, i vantaggi delle pareti accoppiate sussistono fintanto che le travi di accoppiamento hanno comportamento duttile. Queste travi, di solito, sono caratterizzate da bassa snellezza ed il loro comportamento è simile a quello dei pilastri tozzi e delle travi soggette ad elevati valori di taglio; per tali elementi è stato evidenziato il rischio di rottura fragile per scorrimento da taglio, e la conseguente necessità di disporre armature diagonali.

20 Verifiche a presso-flessione
Progettazione delle pareti Verifiche a presso-flessione Il progetto delle pareti per presso-flessione può essere condotto in maniera analoga a quello dei pilastri, per i momenti flettenti derivanti dalle regole di gerarchia delle resistenze e per lo sforzo assiale corrispondente. Nel calcolo della resistenza a presso-flessione occorre considerare tutte le armature longitudinali: infatti, trascurare le armature nell'anima della sezione potrebbe semplificare i calcoli ed essere conservativo per le verifiche a presso-flessione, ma risulterebbe non cautelativo per la valutazione del taglio di progetto secondo la gerarchia delle resistenze.

21 Verifiche a taglio Per le strutture in CD”B”, le verifiche si conducono nel modo indicato per i pilastri e devono considerare anche la possibile rottura per scorrimento. Per le strutture in CD”A”, nelle verifiche si deve considerare la possibile rottura a taglio compressione del calcestruzzo dell’anima, la rottura a taglio trazione delle armature dell’anima, la rottura per scorrimento nelle zone critiche.

22 Verifica delle travi di accoppiamento dei sistemi a pareti accoppiate
Nei casi in cui la snellezza delle travi di accoppiamento è sufficientemente alta da garantire che la crisi avvenga per flessione, oppure il valore del taglio è piuttosto basso, ciò che esclude la possibilità di crisi per fessurazione diagonale, le verifiche si conducono come per le travi in generale. In caso contrario, occorre che lo sforzo di taglio sia assorbito da due fasci di armatura diagonale, racchiusi da staffe o spirali di contenimento, ed opportunamente ancorati