“Analisi sperimentale del comportamento ciclico di nodi di travi SER® e pilastri in c.a.”

collegio dei tecnici della industrializzazione edilizia

ANALISI SPERIMENTALE DEL

COMPORTAMENTO CICLICO DI NODI DI

TRAVI SER E PILASTRI IN C.A.

P. Colajanni*, L. La Mendola**, A. Monaco**

** Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, Aerospaziale, dei Materiali,

Università di Palermo, ITALY

* Dipartimento di Ingegneria Civile, Università di Messina , ITALY


Tipologia di traliccio

Fase I Fase II

Struttura reticolare metallica (Fase I)

• corrente superiore

• corrente inferiore

• anima di collegamento

Getto di calcestruzzo (Fase II)

Traliccio di trave SER

prodotta dalla Ditta Sicilferro Torrenovese S.r.l. (ME)

corrente superiore 3Φ16 acciaio B450C

cavallotti d’anima Φ12 acciaio B450C

piatto s = 5 mm acciaio S355

Travi prefabbricate reticolari miste

Calcestruzzo Rcm = 36,52 MPa

1

40

30

2

40

30

3

40

30

4

30

40

5

40

30

6

30

40

7

40

30

8

40

30

9

40

30

30x25 S.E.R. L=460

30

x25

S.E

.R.

L=

47

0

30x25 S.E.R. L=460

30

x25

S.E

.R.

L=

47

0

30

x25

S.E

.R.

L=

47

0

30x25 S.E.R. L=460

30

x25

S.E

.R.L

=4

70

30x25 S.E.R. L=460

30

x25

S.E

.R.

L=

47

0

30

x25

S.E

.R.

L=

47

0

30x25 S.E.R. L=460 30x25 S.E.R. L=460

ST

C1

ST

C2

0 500

10

00

0

500

1000

500 500

500

500


Progetto del campione

nodo interno

di telaio

perimetrale

Sistema intelaiato con travi SER

Progetto secondo DM2008 - Criterio di gerarchia delle resistenze in CD"B"

25

25

Ø8/1167

Ø8/1146

10

ø2

0 L

=3

00

Ø8/19

Ø8/19

40

0

48

48

300

40

19

300

25

0

300

25

0

TELAIO 2 Imp.1

4Q=300

5Q=300

6Q=300

30

30

40

40

30

30

Piatto 300x5x4600

RET. ø 12/300 ( x2 )

6ø8/10

P

3ø16 L=450

4ø24 L=194

18 160 16

4ø24 L=337

15307 15

2ø24 L=196

21

160 15

2ø24 L=337

15 307 15

Piatto 300x5x4600

RET. ø 12/300 ( x2 )

P

3ø16 L=450

4ø22 L=194

18160

16

2ø22 L=196

21

16015

6ø8/6.5 6ø8/6.5 6ø8/10 6ø8/10 6ø8/6.56ø8/6.5 6ø8/10

Sez. di estremità

Sez. in campata

Sez. pilastro

3Φ16 corrente sup. traliccio

4Φ24 monconi sup.

2Φ24 monconi inf.

3Φ16 corrente sup. traliccio

10Φ20

230.005.00

6.00

35.009.00

18.00

13

7.5

13

7.5

1ø24 L=337

1ø24 L=337

2ø24 L=810

1ø24 L=337

1ø24 L=337

estensimetri


Strumentazione e set-up di prova

Est. A1-A2-A3-A4

Monconi superiori e inferiori

Est. A5-A6

Piatto metallico inferiore

Est. A7-A8

Barra d’anima

Assenza di collegamento

traliccio: piatto e correnti superiori

interrotti a filo di pilastro.

Continuità al nodo: assicurata da

monconi in acciaio B450C aggiunti

ai lembi superiore e inferiore non

collegati al traliccio.

Collegamento al nodo:

Estensimetri elettrici con

base di misura 6 mm:



Elevati sforzi di taglio

nel pannello di nodo

CARICO DI PRECOMPRESSIONE

CARICO

MARTINETTO

Appoggio scorrevole bilatero

Cerniera fissa

L

Piatto metallico

A1 A3

A2 A4

LVDT_1

LVDT_2

h1

h2

150 mm


L = 230 cm; h2 = 141 cm



Elevati sforzi di taglio

nel pannello di nodo

CARICO DI PRECOMPRESSIONE

CARICO

MARTINETTO


Cerniera fissa

L

Piatto metallico

A1 A3

A2 A4

LVDT_1

LVDT_2

h1

h2

150 mm


L = 230 cm; h2 = 141 cm Precompressione impressa con martinetto da 1000 kN e

quattro barre di acciaio B450C (Φ30) con estremità filettate

Cerniera

Appoggi scorrevoli

Martinetti (portata 170 kN)

Trasduttori potenziometrici

(corsa 400 mm, precisione

0.01 mm)

LVDT-2

LVDT-1


Risultati sperimentali – Prova N°1

-150

-100

-50

0

50

100

150

-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

P [kN]

Spt [mm]

ciclo 1 ciclo 2 ciclo 3



-150

-100

-50

0

50

100

150

-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

P [kN]

Spt [mm]




Ciclo Pmax

(kN)

sptmax

(mm)

Drift (+)

(%)

Pmin

(kN)

sptmin

(mm)

Drift (-)

(%)

1 59 22 0.81 -59 -26 0.95

2 80 41 1.50 -80 -42 1.54

3 100 59 2.16 -90 -62 2.27

4 107 78 2.86 -100 -75.6 2.77

5 113 96 3.52 -120 -100 3.66

6 104 116 4.25 -122 -122 4.47

7 125 105 3.85 0 37.2 1.36

8 128 154 5.64 0 107.7 3.95

9 122 217 7.95 0 148 5.42

LVDT-2

LVDT-1 Ciclo Pmax

(kN)

sptmax

(mm)

Drift (+)

(%)

Pmin

(kN)

sptmin

(mm)

Drift (-)

(%)

1 59 14 0.91 -59 -19 1.24

2 80 27 1.76 -80 -30 1.95

3 100 39 2.54 -90 -43 2.80

4 107 51 3.32 -100 -52 3.39

5 113 64 4.17 -120 -65 4.23

6 104 70 4.56 -122 -79 5.15

7 125 87 5.67 0 46 2.99

8 128 117 7.62 0 88 5.73

9 122 155 10.10 0 111 7.23

N = 800 kN



-150

-100

-50

0

50

100

150

-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

P [kN]

Spt [mm]




LVDT-2

Fessurazione

pannello al 4° ciclo.

Plasticizzazione

estremità trave.

Configurazione del campione alla fine

del 6° ciclo.

N = 800 kN



A1

-150

-100

-50

0

50

100

150

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Deformazione [μm/m]

Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

ciclo 7

ciclo 8

ciclo 9

A3

-150

-100

-50

0

50

100

150

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

ciclo 7

ciclo 8

ciclo 9

A2

-150

-100

-50

0

50

100

150

-1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

ciclo 7

ciclo 8

ciclo 9

A1

A2

A3

A4

PROVA 1

A6

-150

-100

-50

0

50

100

150

-1500 -1000 -500 0 500


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

ciclo 7

ciclo 8

ciclo 9

A5

-150

-100

-50

0

50

100

150

-1500 -1000 -500 0 500


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

ciclo 7

ciclo 8

ciclo 9



A1

A2

A3

A4

PROVA 1

A5

A6

il piatto metallico inferiore in

prossimità del nodo, in assenza

di sufficiente ancoraggio, non

partecipa significativamente alla

resistenza del nodo

Estensimetro A5

l’incremento delle deformazioni,

a fronte di una riduzione del

momento sollecitante, mostra

l’efficacia delle diagonali nel

trasferire gli sforzi

Estensimetro A6

A1

-150

-100

-50

0

50

100

150

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

A3

-150

-100

-50

0

50

100

150

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000


Ca

ric

o [

kN

]

Serie1

Serie2

Serie3

Serie4

Serie5

Serie6

A1

-150

-100

-50

0

50

100

150

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6



Ciclo Pmax

(kN)

sptmax

(mm)

Drift (+)

(%)

Pmin

(kN)

sptmin

(mm)

Drift (-)

(%)

1 26 3 0.11 -26 -2 0.08

2 52 16 0.55 -51 -13 0.46

3 75 38 1.30 -77 -29 0.99

4 104 84 2.85 -105 -56 1.90

5 104 170 5.78 -112 -154 5.24

6 81 189 6.45 -90 -208 7.08

7 0 -123 4.20 -82 -306 10.42

LVDT-2

N = 800 kN

A2

-150

-100

-50

0

50

100

150

-1000 0 1000 2000 3000 4000


Ca

ric

o [

kN

]

Serie1

Serie2

Serie3

Serie4

Serie5

Serie6

A1

-150

-100

-50

0

50

100

150

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

A4

-150

-100

-50

0

50

100

150

-1000 0 1000 2000 3000 4000


Cari

co

[kN

]

Serie1

Serie2

Serie3

Serie4

Serie5

Serie6

A1

-150

-100

-50

0

50

100

150

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000


Cari

co

[kN

]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

-150

-100

-50

0

50

100

150

-350 -250 -150 -50 50 150 250

P [kN]

Spt [mm]



ciclo 7

A4

A3

A2

A1

PROVA 2

-150

-100

-50

0

50

100

150

-350 -250 -150 -50 50 150 250

P [kN]

Spt [mm]



ciclo 7



LVDT-2

N = 800 kN

Fessurazione

pannello al 4° ciclo. Fessurazione

pannello al 5° ciclo.

Configurazione del campione a fine prova.

4° ciclo: modesta fessurazione pannello;

5° ciclo: campo grandi spostamenti plastici

con ulteriore incremento di resistenza;

7° ciclo: significativo pinching; resistenza

residua pari al 73% della resistenza massima.



-150

-100

-50

0

50

100

150

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

P [kN]

Spt [mm]



LVDT-2

N = 400 kN

Ciclo Pmax

(kN)

sptmax

(mm)

Drift (+)

(%)

Pmin

(kN)

sptmin

(mm)

Drift (-)

(%)

1 28 12 0.41 -27 -10 0.33

2 46 24 0.81 -47 -19 0.66

3 75 44 1.51 -74 -44 1.51

4 100 69 2.34 -103 -84 2.86

5 108 177 6.01 -95 -190 6.48

6 80 224 7.61 20 0.28 0.01

Fessurazione del pannello

al 3° ciclo.

Configurazione del campione

al 4° ciclo.

Configurazione del campione

al 5° ciclo.

-150

-100

-50

0

50

100

150

-350 -250 -150 -50 50 150 250

P [kN]

Spt [mm]



ciclo 7


Previsione analitica

-150

-100

-50

0

50

100

150

-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

P [kN]

Spt [mm]




Prova 1

N = 800 kN

Prova 2

N = 800 kN

-150

-100

-50

0

50

100

150

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

P [kN]

Spt [mm]



Prova 3

N = 400 kN

Fy =2 Mmin/(h1+h2+htrave) = 66.74 kN

Fu=(Mmin+ Mmax)/(h1+h2+htrave) = 94.48 kN

Prova 1 – h1= 1.07 m

Fy = 61.97 kN Fu = 87.73 kN

Prove 2 e 3 – h1= 1.28 m

Previsione conservativa

P

P


Prove su trave continua

Studio della connessione trave-pilastro – Prove su trave continua

30

staffe ø8/7

Piatto 300x5x2500 mm

Connettori Ang. 2xL40x40x5 mm

250

3ø16 L=250344

4ø24 L=384

4ø16 L=312

Piatto 300x5x2500 mm

Connettori Ang. 2xL40x40x5 mm

250

3ø16 L=250

312

Piatti per la

precompressione

Perno

centrale

Sez. A-A

250

300

Sez. B-B3ø16

4ø24

2Ret ø12

Piatto 300x5

4ø16

250

300

3ø16

2Ret ø12

Piatto 300x5

A

A

B

BB

30250

20

P

A momento positivo

P

P

A momento negativo

piatto: non collabora alla resistenza delle

sezione della trave nella zona di nodo

corrente sup: lavora in compatibilità con

le armature superiori aggiunte

piatto: contributo trascurabile nella

valutazione del momento resistente

corrente sup: traliccio non contribuisce

alla resistenza della sezione

G. Amato, V. Badalamenti, P. Colajanni, L. La Mendola, “Comportamento ciclico delle connessioni tra travi prefabbricate reticolari miste e pilastri in c.a.”. 18° Convegno CTE 2010

Traliccio trave SER

-150

-100

-50

0

50

100

150

-350 -250 -150 -50 50 150 250

Ca

ric

o [

kN

]

Spostamento [mm]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

ciclo 7

modello prova 2

-150

-100

-50

0

50

100

150

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

Cari

co

[kN

]

Spostamento [mm]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 5

ciclo 6

ciclo 7

ciclo 8

ciclo 9

modello prova 1

-150

-100

-50

0

50

100

150

-300 -200 -100 0 100 200 300

Cari

co

[kN

]

Spostamento [mm]

ciclo 1

ciclo 2

ciclo 3

ciclo 4

ciclo 6

ciclo 7

modello prova 3


Modellazione F.E.M.

Prova Fy

(kN)

spty LVDT_2

(mm)

spty LVDT_1

(mm)

Fu

(kN)

sptu LVDT_2

(mm)

sptu LVDT_1

(mm)

1 75.6 34.0 19.8 94.9 51.1 29.5

2 71.9 33.2 17.1 90.2 49.7 25.5

3 71.2 35.9 18.6 90.3 53.8 27.8

Prova 1 Prova 2

Prova 3 La sezione resistente è stata

considerata composta dal calcestruzzo

e dalle sole armature dei monconi di

continuità, trascurando cioè il contributo

fornito dal traliccio (corrente superiore e

piatto inferiore).


Conclusioni

Grazie per l’attenzione

• Per i primi cicli di carico, condotti in modo da non superare la soglia dello snervamento, il nodo non ha esibito danneggiamenti e il campione non ha subito significative riduzioni di rigidezza, se non quelle attribuibili alla naturale fessurazione delle sezioni di estremità delle travi

• Nei successivi cicli, ottenuti incrementando lo spostamento in fase plastica, si evidenziano un non trascurabile pinching e un modesto degrado di rigidezza dovuto alla fessurazione del pannello del nodo ma senza significative perdite di resistenza

• Per i cicli con elevati valori di spostamento in campo plastico, la fessurazione del campione ha interessato prevalentemente le sezioni di attacco fra trave e pilastro e, in maniera molto più limitata, la zona del pannello di nodo

• Nelle condizioni di rottura raggiunte per elevati valori degli spostamenti (20-30 cm corrispondenti a drift di circa 7-10%) il pannello di nodo non appare significativamente danneggiato, la perdita di resistenza del sistema è contenuta e il nodo è in grado di trasmettere carichi superiori a quelli corrispondenti alla formazione della prima cerniera plastica

• Il rilievo dello spostamento orizzontale di piano ha consentito di escludere l’ipotesi di concentrazione degli spostamenti relativi in uno solo dei due semi-pilastri, rivelando l’assenza di formazione di cerniere plastiche nei pilastri e il rispetto, dunque, della gerarchia delle resistenze.

“Analisi sperimentale del comportamento ciclico di nodi di travi SER® e pilastri in c.a.”

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