ASSOBETON e la ricerca sismica

Le tradizionali strutture monopiano per edifici industriali, assemblate con componenti prefabbricati, hanno una grande diffusione in tutta Europa, grazie alla loro economicità associata ad una ottima funzionalità. In Italia coprono la quasi totalità del mercato degli edifici industriali e una buona percentuale degli edifici commerciali. Nonostante la notevole diffusione, il loro comportamento sismico presenta però ancora notevoli problematiche: per questo da alcuni anni ASSOBETON, Associazione Italiana delle Industrie di Manufatti Cementizi, partecipa attivamente a programmi di ricerca nazionali ed europei mirati allo studio del comportamento sismico degli edifici prefabbricati.

Di seguito, brevemente, i diversi progetti di ricerca nei quali l'associazione è stata coinvolta.

Nel 1994 ASSOBETON ha finanziato uno studio numerico-sperimentale su colonne prefabbricate: unitamente alla quantificazione della loro duttilità strutturale, sono state valutate la stabilità del comportamento sotto azioni cicliche e il coefficiente di comportamento q. I risultati della ricerca sono stati utilizzati per validare le prescrizioni contenute nella versione corrente dell'Eurocodice 8, la normativa europea per le costruzioni in zona sismica, relativa ad elementi prefabbricati. Le prove cicliche sono state eseguite presso il laboratorio ELSA del Centro Comune di Ricerca della Commissione Europea. Alla campagna sperimentale è seguito un esteso studio numerico svolto dal Politecnico di Milano.
Il programma sperimentale ha previsto l'esecuzione di prove cicliche su 20 colonne, caratterizzate da diverse configurazioni dell'armatura e da differenti valori del carico assiale.
I risultati ottenuti nella campagna sperimentale assumono un'importanza notevole per diverse ragioni. Tra queste, sono da citare le condizioni di prova e l'applicabilità dei risultati ottenuti.

L'impegno di ASSOBETON nel campo della ricerca sismica è continuato negli anni successivi di pari passo con l'evoluzione delle normative italiane ed europee.

Nell'ultima bozza dell'anno 2000 dell'Eurocodice 8 era ad esempio osservabile un notevole divario di trattamento tra le strutture in acciaio e le strutture in calcestruzzo; con l'intento di ripristinare un equilibrato rapporto di trattamento delle regole di progettazione sismica alcuni paesi sismici (Portogallo, Spagna) sono stati coinvolti in un progetto di ricerca numerico-sperimentale parzialmente finanziato dal Progetto ULISSE, che ha visto partecipare AITEC, ASSOBETON e ATECAP, e parzialmente da fondi europei ECOLEADER. Le analisi numeriche sono state svolte dal Politecnico di Milano e dall'Università di Lubiana (Slovenia). Come la campagna sperimen-tale precedentemente eseguita, anche questa è stata condotta presso il laboratorio ELSA del Centro Comune di Ricerca della Commissione Europea.
La ricerca ha focalizzato l'attenzione sul comportamento sismico degli edifici monopiano industriali: il comportamento sismico di un edificio realizzato assemblando componenti prefabbricate è stato comparato con la risposta sismica di un'analoga struttura edificata con il più tradizionale sistema di calcestruzzo gettato in opera. Scopo del progetto è stato quello di dimostrare l'equivalenza tra il comportamento sismico di un edificio prefabbricato e di uno gettato in opera e di mettere in evidenza la capacità degli edifici prefabbricati di sopravvivere, con danni limitati se non nulli, a terremoti anche di forte intensità.
I risultati di tale ricerca hanno spinto il Sottocomitato Tecnico incaricato di predisporre la normativa europea ad approvare l'equiparazione di tutti i telai in calcestruzzo al valore q=4.5 e con questo ultimo risultato la parte 1 del nuovo Eurocodice 8 è stata definitivamente approvata.

Il programma di ricerca "Seismic behaviour of precast concrete structures with respect to Eurocode 8", con du-rata triennale, è stato invece finanziato dalla Commissione Europea all'interno del 5° Programma Quadro di Ricerca e Sviluppo Tecnologico e ha avuto inizio a febbraio del 2003. Scopo del progetto era la valutazione ed il completamento, attraverso analisi numeriche e sperimentali, delle regole di progettazione per le strutture prefabbricate contenute nell'Eurocodice 8. Al programma di ricerca hanno partecipano quattro gruppi nazionali - italo-sloveno, greco, portoghese e cinese - ognuno dei quali comprende competenze sperimentali, numeriche e industriali. Del gruppo italo-sloveno hanno fatto parte, oltre al Politecnico di Milano, l'Università di Lubiana, il laboratorio ELSA della Commissione Europea e due aziende (Gecofin Prefabbricati e Larco Astori) in rappresentanza di ASSOBETON.
Al fine di fornire dati alla vasta campagna numerica eseguita nella seconda parte del progetto, il gruppo italo-sloveno ha eseguito prove di tipo pseudodinamico presso il laboratorio ELSA della Commissione Europea su due prototipi in scala reale rappresentativi di edifici industriali monopiano realizzati con elementi prefabbricati. Le due strutture differivano per la direzione dei "telai portanti" nei confronti dell'azione sismica applicata. Una delle due configurazioni è stata sottoposta a prova anche con la presenza di pannelli perimetrali prefabbricati al fine di indagarne gli effetti irrigidenti sul comportamento globale. Ogni configurazione è stata sottoposta a prove di simulazione sismica caratterizzate da intensità crescenti. I risultati della campagna sperimentale hanno sottolineato la capacità delle coperture prefabbricate di comportarsi come un diaframma rigido, importante nella ripartizione delle azioni sismiche sugli elementi verticali sismo-resistenti. Il progetto ha fornito anche importanti indicazioni circa l'effetto irrigidente dei pannelli prefabbricati e l'influenza del comportamento delle connessioni sul comportamento d'insieme della struttura.

Il progetto di ricerca SAFECAST, Performance of Innovative Mechanical Connections in Precast Buildings Structures under Seismic Conditions, finanziato dalla Unione Europea all'interno del Settimo Programma Quadro per la Ricerca e lo Sviluppo Tecnologico, si prefigge invece lo scopo di approfondire lo studio del comportamento sismico delle connessioni tra elementi prefabbricati. Iniziato il 1° marzo 2009, ha una durata complessiva di tre anni.
Il consorzio di ricerca è composto da 16 partners, raggruppabili in 3 distinte categorie a seconda del ruolo che ricoprono: "committenti", 5 Associazioni Nazionali di prefabbricatori (ASSOBETON - Italia, ANDECE - Spagna, ANIPB - Portogallo, SEVIPS - Grecia, TPCA - Turchia), che individuano le tematiche di maggior interesse (comportamento sismico di sistemi di collegamento tradizionale, sviluppo di nuovi sistemi di collegamento, comportamento sismico di elementi precompressi, deformabilità ed interazione tra sistemi prefabbricati e sistemi gettai in opera) risolvibili in modo standardizzato; i "prestatori d'opera", 7 enti di ricerca di diversa nazionalità (Politecnico di Milano - Italia, Labor - Italia, Joint Research Centre - Laboratorio ELSA - Belgio, National Technical University of Athens - Grecia, Istanbul Technical University - Turchia, Laboratorio Nacional de Engenharia Civil - Portogallo, Università di LJUBLJANA - Slovenia) che recepiscono gli input delle Associazioni e hanno lo scopo di eseguire gli studi scientifici; i "supervisori", che validano i risultati. La fattibilità delle soluzioni proposte verrà assicurata, per quanto di propria competenza, dalla presenza di 4 aziende, e più in dettaglio: la fattibilità in fase progettuale verrà assicurata da DLC - Italia; la fattibilità dal punto di vista del prefabbricatore verrà assicurata da Prelosar-Riphorsa - Spagna, mentre dal punto di vista dell'insertista verrà assicurata da Halfen GmbH - Germania; infine, il monitoraggio del comportamento d'insieme dell'edificio prefabbricato sarà ad opera di LU.GE.A - Italia.
Gli scopi del progetto sono: caratterizzazione del comportamento sismico di sistemi di collegamento tra elementi prefabbricati tradizionali ed innovativi; sviluppo di modelli numerici per i sistemi di collegamento studiati; derivazione di regole di progetto per i sistemi di collegamento studiati; derivazione di regole di progetto per gli edifici monopiano e multipiano con e senza controventi; disseminazione dei risultati.

Ruolo chiave nel progetto è ricoperto dall'attività sperimentale. Gli enti di ricerca coinvolti nel progetto stanno attualmente conducendo delle compagne sperimentali su:
- connessioni: queste prove hanno lo scopo di qualificare il comportamento degli elementi di collegamento inseriti in elementi strutturali, mettendo in evidenza il contributo dei dettagli d'armatura;
- sottostrutture: queste prove permetteranno di qualificare il comportamento di parti di strutture, mettendo in evidenza il comportamento dell'insieme strutturale.
La campagna sperimentale fornirà inoltre preziose informazioni sul comportamento sismico globale di strutture pluripiano. Il prototipo che verrà sottoposto a prove di simulazione sismica è una struttura a tre piani, con due campate in entrambe le direzioni, e realizzata in scala reale. L'edificio verrà studiato in diverse configurazioni strutturali, dipendenti dalla tipologia del collegamento (a cerniera o a incastro) tra i diversi elementi strutturali. Particolare attenzione verrà dedicata all'investigazione dell'interazione tra struttura intelaiata e pareti di taglio. Queste prove consentiranno di verificare le metodologie progettuali disponibili in letteratura e quelle proposte all'interno del progetto. Uno o più elementi strutturali verranno strumentati prima del getto del calcestruzzo. La strumentazione inserita permetterà di monitorare in continuo il comportamento (in termini di sforzi e deformazioni) di calcestruzzo ed armatura (ordinaria e di precompressione) durante tutte le fasi di vita di un elemento prefabbricato: la tesatura dei cavi, il getto del calcestruzzo, la maturazione a vapore, lo stoccaggio e il trasporto, il comportamento in opera con una situazione di vincolo in semplice appoggio (durante il montaggio) e di doppio incastro (dopo il getto in opera della soletta di collegamento), e il comportamento allo stato limite ultimo per carichi sismici.
Lo studio verrà completato dall'esecuzione di analisi numeriche.