Il patrimonio edilizio esistente in Cina, composto in larga parte da telai in calcestruzzo armato, presenta carenze sismiche documentate. Il degrado dei materiali, l’assenza di criteri antisismici nella progettazione originaria e l’obsolescenza normativa rendono urgente l’adozione di tecniche di rinforzo rapide ed efficaci. Una recente ricerca pubblicata su Buildings (Vol. 16, Pages 2764, doi: 10.3390/buildings16142764) propone una soluzione basata su un connettore a forma di Π per il consolidamento dei nodi trave‑colonna, punto critico per la risposta globale della struttura.
Il connettore a forma di Π: geometria e principio di funzionamento
La soluzione prevede l’applicazione di piastre metalliche avvolte attorno al pilastro esistente. Su queste piastre vengono saldati connettori a forma di Π, ai quali si collega la nuova armatura della trave. Il sistema permette di trasferire i carichi senza demolire il nucleo in calcestruzzo del nodo, preservando l’integrità della zona critica.
La ricerca ha sottoposto a prove cicliche quasi-statiche un provino di riferimento non rinforzato e tre campioni rinforzati con il nuovo connettore. L’obiettivo era valutare l’incremento di resistenza, la capacità di dissipazione energetica e la modalità di collasso.
Campagna sperimentale: configurazione e risultati
I tre provini rinforzati (JGJ1, JGJ2, JGJ3) hanno mostrato comportamenti differenziati. Mentre i primi due hanno registrato carichi di picco inferiori rispetto al provino di riferimento, il terzo (JGJ3) ha raggiunto un incremento del 9,8% del carico massimo e una dissipazione di energia cumulativa quasi triplicata rispetto al riferimento non rinforzato.
La modalità di collasso è mutata in modo significativo. Nel provino di riferimento si è osservata una frantumazione fragile del calcestruzzo. Nei nodi rinforzati il cedimento è stato invece governato dalla rottura delle saldature e dalla frattura dei bulloni, lasciando il calcestruzzo del nucleo sostanzialmente integro. Questo cambiamento nella gerarchia delle rotture è decisivo per la duttilità del nodo sotto azione sismica.
Modellazione numerica e analisi parametriche
Le prove sperimentali sono state simulate con un modello agli elementi finiti, validato sui dati di laboratorio. Successivamente è stata condotta un’analisi parametrica per valutare l’influenza del numero di bulloni, delle dimensioni di trave e pilastro, della resistenza del calcestruzzo e dello spessore delle lamiere.
I risultati numerici indicano che l’incremento più marcato delle prestazioni si ottiene aumentando l’altezza della trave da 400 mm a 450 mm: il carico di picco cresce fino al 15,59% rispetto al modello base. La combinazione ritenuta più favorevole per prestazioni sismiche adeguate prevede calcestruzzo colonna di classe C50, calcestruzzo trave C40, piastre in acciaio da 6 mm, otto bulloni e spessore del connettore pari a 6 mm.
Il sistema proposto, pur non raggiungendo sempre resistenze superiori al nodo esistente, dimostra un netto miglioramento della capacità di dissipazione e una transizione verso modalità di collasso più controllabili. Per il progettista, i parametri individuati offrono un riferimento dimensionale immediato per l’applicazione su telai esistenti, con vantaggi in termini di rapidità esecutiva e preservazione della zona nodale.
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