RISPOSTA SISMICA DI TELAI IN ACCIAIO A NODI SEMI-RIGIDI

Il presente lavoro si propone di indagare l’influenza della tipologia delle connessioni trave-colonna sulla risposta sismica di telai in acciaio sismo-resistenti. A tal fine sono stati  considerati tre collegamenti a parziale ripristino di resistenza progettati e dettagliati nel rispetto del criterio di gerarchia delle resistenze sulla base del metodo delle componenti in modo da avere la stessa resistenza flessionale di progetto ma impegnando in campo plastico differenti componenti nodali e quindi portando a risorse di duttilità e caratteristiche dissipative differenti. Tali nodi sono stati scelti per la disponibilità di risultati sperimentali relativi alla loro risposta rotazionale ciclica che ha consentito di sviluppare adeguati modelli semi-analitici in grado di rappresentarne il comportamento rotazionale caratterizzato  dallo sviluppo di degrado di rigidezza e resistenza all’aumentare del numero di cicli e dal fenomeno del pinching.

Per  valutare la risposta sismica dei telai in acciaio sismo-resistenti, è stata sviluppata una modellazione accurata della struttura, specialmente con riferimento alle connessioni trave-colonna dalla cui plasticizzazione dipende la dissipazione dell’energia sismica in ingresso. Nello specifico, i nodi trave-colonna sono stati modellati attraverso elementi molla rotazionale inelastica contenuti all’interno del programma di calcolo IDARC 2D, posizionati alle estremità delle travi la cui curva momento-rotazione è caratterizzata da un comportamento ciclico che porta in conto il degrado di resistenza e di rigidezza e il fenomeno del pinching.  I parametri che caratterizzano il comportamento ciclico isteretico sono stati calibrati sulla base dei risultati sperimentali al fine di ottenere il miglior fitting, imponendo l'equivalenza in termini di energia dissipata.

L'influenza del dettaglio costruttivo dei nodi trave-colonna è stata indagata con riferimento ad un telaio di tre campate e sei piani, i cui elementi sono stati opportunamente progettati e modellati in modo da essere coerenti con le caratteristiche dei sub-assemblaggi su cui sono state effettuate le prove sperimentali. Successivamente, è stata portata avanti una ricerca volta ad ottenere, a partire dal comportamento ciclico dei nodi così modellati, una previsione della risposta sismica della struttura attraverso l’uso di analisi dinamiche.

Le analisi dinamiche non lineari, sono state effettuate con l’ausilio del programma di calcolo strutturale IDARC 2D, per livelli crescenti di valori di intensità sismica, considerando sei registrazioni accelerometriche selezionate dal database del PEER. Allo scopo di eseguire un’analisi dinamica incrementale non lineare, tutti gli accelerogrammi sono stati opportunamente scalati in modo da fornire valori crescenti dell'accelerazione spettrale corrispondente al periodo fondamentale di vibrazione della struttura fino al raggiungimento del valore ultimo sperimentale della duttilità rotazionale plastica delle connessioni.

Le curve IDA ottenute dalle analisi, evidenziano la dipendenza del comportamento dei telai dal terremoto considerato ed in particolare dalla diversa rotazione ultima plastica delle connessioni. I risultati fin ora ottenuti mostrano che i collegamenti semi-rigidi a parziale ripristino di resistenza, se ben progettati, possono possedere risorse di duttilità e capacità di dissipazione in grado di soddisfare la domanda sismica.