Derive ultime a collasso tra 1/49 e 1/38, ben oltre il limite di 1/50 fissato dalla normativa, e coefficienti di duttilità a spostamento da 3,1 a 3,7: sono questi i numeri che sintetizzano la risposta ciclica di un telaio prefabbricato in calcestruzzo armato con acciaio incorporato (SRC), concepito per un magazzino granario multipiano. La campagna di prove cicliche quasi statiche, affiancata da modelli numerici ad alta fedeltà sviluppati in Abaqus, è firmata da Qiang Li, Yonggang Ding, Guoqi Ren, Jinquan Zhao, Qikeng Xu e Zhenhua Xu ed è pubblicata su Infrastructures (MDPI), volume 11, con doi: 10.3390/infrastructures11080259.
I sistemi SRC prefabbricati si collocano nel quadro dell’industrializzazione del processo costruttivo. La sezione mista acciaio e calcestruzzo porta con sé capacità portante elevata, un impiego efficiente del materiale e tempi di montaggio contenuti, caratteri che ne raccomandano l’impiego in capannoni industriali su più piani destinati allo stoccaggio delle granaglie.
Il protocollo di prova: cicli quasi statici sul telaio
Il programma sperimentale si fonda su prove a carico ciclico quasi statico applicate a provini che riproducono il telaio prefabbricato SRC del magazzino. L’indagine si sviluppa su tre piani complementari: comportamento meccanico, meccanismi di rottura e caratteristiche duttili del sistema. Il laboratorio, in questa architettura di ricerca, fornisce il dato primario sul quale il modello numerico viene poi calibrato e verificato.
Il modello in Abaqus e il riscontro sperimentale
I modelli numerici incorporano la legge di danno plastico del calcestruzzo e la non linearità del materiale acciaio. Il confronto con i dati di prova investe tre grandezze chiave: il comportamento isteretico, le fisionomie del collasso e le curve di inviluppo. L’accordo rilevato tra simulazione e sperimentazione rende la strategia di modellazione un riferimento solido per le analisi di prestazione sismica successive e per le valutazioni parametriche del sistema.
Rottura a taglio e dissipazione d’energia
Sui provini si è instaurata una modalità di rottura tipicamente a taglio. I cicli isteretici restano pieni, segno di una capacità dissipativa sostanziale che si traduce in un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente pari a 0,261.
Duttilità e derive di collasso
La duttilità dei campioni si colloca su valori elevati, con coefficienti a spostamento tra 3,1 e 3,7. Gli angoli di deriva interpiano associati al collasso spaziano da 1/49 a 1/38, un intervallo ampiamente superiore al limite di 1/50 previsto dalla normativa di riferimento. Ne discende una robusta capacità del sistema di prevenire il collasso.
| Grandezza | Valore |
|---|---|
| Coefficiente di duttilità a spostamento | da 3,1 a 3,7 |
| Deriva interpiano ultima a collasso | da 1/49 a 1/38 |
| Limite di deriva di codice | 1/50 |
| Smorzamento viscoso equivalente | 0,261 |
L’apporto dei pannelli di parete
La parte parametrica dello studio quantifica il contributo dei pannelli di parete al comportamento del telaio: la loro integrazione accresce in misura significativa la capacità portante e la rigidezza laterale del sistema. Per chi modella strutture industriali è un punto operativo rilevante, perché la risposta laterale non coincide con quella del solo telaio nudo quando pannelli di parete sono presenti e lavorano congiuntamente al sistema principale.
Il quadro complessivo resta coerente: sperimentale e numerico allineati su isteresi, meccanismi di rottura e inviluppi, duttilità elevata, derive di collasso lontane dal limite di codice e un contributo dei pannelli di parete quantificabile in chiave parametrica. Una base di calcolo già calibrata, insomma, per le analisi sismiche che il sistema prefabbricato SRC dovrà affrontare nelle prossime verifiche.