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CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI AD ATTRITO PER COLLEGAMENTI DISSIPATIVI DI STRUTTURE SISMORESISTENTI IN ACCIAIO

La progettazione di strutture sismo-resistenti è basata sulla selezione delle cosiddette zone dissipative che devono essere progettate in modo da garantire, attraverso il loro impegno in campo plastico, la dissipazione dell’energia sismica in ingresso. Con riferimento alle strutture intelaiate in acciaio (MRFs), è ben noto che, secondo l'Eurocodice 3, tali zone possono essere adeguatamente definite sia progettando i collegamenti secondo il criterio del completo ripristino di resistenza sia secondo il criterio del parziale ripristino di resistenza. Nel primo caso, le connessioni trave-colonna sono progettate con una sovraresistenza rispetto alle travi collegate, tale da coprire gli effetti della variabilità aleatoria delle proprietà meccaniche del materiale e dell’incrudimento del materiale, garantendo così il completo sviluppo della resistenza ultima a flessione delle cerniere plastiche che, nell’approccio classico, sono localizzate alle estremità delle travi nel rispetto del criterio di gerarchia trave debole-colonna forte. Tale approccio, da un lato garantisce lo sviluppo di cicli isteretici stabili e la prevenzione dei meccanismi di piano soffice, dall’altro, proprio per dissipare l'energia sismica in ingresso richiede un danneggiamento strutturale che è la principale fonte di perdite dirette ed indirette. Pertanto, come alternativa alla strategia di progettazione classica dei telai in acciaio a completo ripristino di resistenza con dissipazione alle estremità delle travi o all'adozione di dispositivi specifici per la dissipazione supplementare di energia da inserire nelle zone della struttura dove sono attesi i valori più alti dello spostamento (Christopoulos & Filiatrault), nel presente progetto di ricerca si propone l’impiego di collegamenti a parziale ripristino di resistenza con elevate capacità dissipative. In particolare, si suggerisce di modificare il dettaglio classico di collegamenti con T-Stub (DST) introducendo uno strato di materiale ad attrito a livello della flangia inferiore della trave. Sotto azioni flessionali, il giunto ruota intorno all’asse del T-stub superiore e la dissipazione di energia è fornita dallo slittamento della flangia inferiore della trave sul materiale ad attrito. In tale contesto si inserisce il presente progetto di ricerca, il cui obiettivo principale è la individuazione del materiale ad attrito migliore per la realizzazione dei collegamenti innovativi proposti. In particolare, il progetto di ricerca prevede la realizzazione di un programma sperimentale presso il laboratorio prove materiali e strutture dell'Università di Salerno confrontando il comportamento di differenti materiali ad attrito. In particolare, saranno studiati materiali ad attrito da applicare ai giunti in acciaio consistenti in piastre di acciaio spruzzato con un sottile strato di differenti materiali (alluminio, stagno, etc.). La spruzzatura è ottenuta con un procedimento industriale, simile alla saldatura metallica ad arco, generalmente impiegata allo scopo di prevenire la corrosione. Tuttavia, molti materiali, quale ad esempio l'alluminio, per le loro buone proprietà tribologiche, sono promettenti anche per impiego nei collegamenti ad attrito che si intendono proporre. Le prove sperimentali che saranno sviluppate su ciascun materiale in accordo al protocollo proposto dalla EN1090-2 con la storia di spostamenti ciclica suggerita dalla norma EN12159 per la qualificazione di dispositivi sismici, consentiranno di valutare il coefficiente di attrito, la variazione del precarico dei bulloni e, di conseguenza, la variazione del coefficiente di attrito durante le prove cicliche a causa del deterioramento del materiale e dell'aumento della temperatura. La comparazione delle prestazioni dei differenti materiali esaminati, permetterà di individuare il materiale più appropriato per la realizzazione di collegamenti innovativi sismoresistenti da impiegare in strutture intelaiate in acciaio.