Strutture a pareti portanti in C. A. caratterizzate da elevate prestazioni sismiche

Per quanto riguarda le costruzioni in conglomerato cementizio armato gettato in opera, i sistemi strutturali più comunemente utilizzati sono quelli a telaio (con trasmissione di momento flettente), a setti portanti o una combinazione di entrambi. A partire dagli anni ’60, numerosissimi sono stati gli studi relativamente al comportamento sismico di strutture in c.a. a telaio. Lo stesso si può affermare per le costruzioni costituite da pareti miste a telai. In particolare, l’argomento della progettazione sismica di tali tipologie di edifici ha sempre riguardato soprattutto gli edifici alti nei quali, evidentemente, l’impiego delle pareti avveniva allo scopo di limitarne la elevata deformabilità. Il comportamento sismico di strutture realizzate interamente a pareti portanti in c.a. è stato meno studiato negli anni, nonostante si sia osservato che edifici realizzati mediante tali sistemi strutturali abbiano mostrato, in generale, pregevoli risorse di resistenza nei confronti di terremoti anche di elevata intensità. Negli ultimi 10 anni, l’ingegneria sismica si sta incentrando sull’approfondimento delle risorse di tipologie costruttive di cui si è sempre fatto largo uso in passato (tipicamente nei paesi dell’Europa continentale, in America latina, negli USA e anche in Italia), ma delle quali mancavano adeguate conoscenze scientifiche relativamente al loro comportamento in zona sismica. Tali tipologie riguardano sostanzialmente sistemi strutturali interamente costituiti da pareti portanti in c.a. per edifici di modesta altezza, usualmente utilizzati in un’edilizia caratterizzata da ridotti costi di realizzazione (fabbricati per abitazioni civili e/o uffici). Obiettivo “generale” del lavoro di ricerca qui presentato è lo studio del comportamento sismico di strutture realizzate interamente a setti portanti in c.a. e di modesta altezza (edilizia caratterizzata da ridotti costi di realizzazione). In particolare, le pareti che si intendono qui studiare sono caratterizzate da basse percentuali geometriche di armatura e sono realizzate secondo la tecnologia del cassero a perdere. A conoscenza dello scrivente, non sono mai stati realizzati, fino ad oggi, studi sperimentali ed analitici allo scopo di determinare il comportamento sismico di tali sistemi strutturali, mentre è ben noto il loro comportamento statico. In dettaglio, questo lavoro di ricerca ha il duplice scopo di: • ottenere un sistema strutturale caratterizzato da elevate prestazioni sismiche; • mettere a punto strumenti applicativi (congruenti e compatibili con le vigenti normative e dunque immediatamente utilizzabili dai progettisti) per la progettazione sismica dei pannelli portanti in c.a. oggetto del presente studio. Al fine di studiare il comportamento sismico e di individuare gli strumenti pratici per la progettazione, la ricerca è stata organizzata come segue: • identificazione delle caratteristiche delle strutture studiate, mediante lo sviluppo/specializzazione di opportune formulazioni analitiche; • progettazione, supervisione, ed interpretazione di una estesa campagna di prove sperimentali eseguita su pareti portanti in c.a. in vera grandezza, al fine di verificarne l’efficace comportamento sotto carico ciclico; • sviluppo di semplici indicazioni (regole) progettuali relativamente alle strutture a pareti in c.a. studiate, al fine di ottenere le caratteristiche prestazionali desiderate. I risultati delle prove sperimentali hanno mostrato di essere in accordo con le previsioni analitiche, a conferma della validità degli strumenti di predizione del comportamento di tali pannelli. Le elevatissime prestazioni riscontrate sia in termini di resistenza che in termini di duttilità hanno evidenziato come le strutture studiate, così messe a punto, abbiano manifestato un comportamento sismico più che soddisfacente.

As far as reinforced-concrete building structures are concerned, the most commonly used structural systems encompass: moment-resisting space frames, shear walls, and/or combinations of them. In the past (from the 1960’s), several research works regarding moment-resisting frames have been carried out. The same can be stated for mixed shear walls/frames r.c. structures. In detail, seismic design of these structural systems has been mainly related to tall buildings, in order to limit their deformations. On the other hand, the issue of the seismic behaviour of shear r.c. wall structures hasn’t been widely faced in the past scientific literature. However, these buildings have shown good behavior and high strength capabilities under recent strong seismic events. In the last 10 years, research in the field of earthquake engineering has began to focus to structural systems made exclusively of shear walls in low rise buildings, which have been always used, for economic housing (typically in central Europe, in southern America, in USA and in Italy) but still not fully investigated. The “general” objective of this research work is the study of the seismic behaviour of these structures. In particular, the attention will be devoted to lightly reinforced shear walls obtained filling special kind of formwork blocks in mineralized wood (or “shuttering”) with concrete. So far, analytical and experimental studies on the seismic behavior of these structural systems have been not carried out, whereas their static characteristics are well-known. In detail, the present research work has a double aim: • to develop a structural system characterized by high seismic performances; • to identify applicative tools (according to the Italian and European seismic codes) for the seismic design of lightly reinforced shear wall structures. In order to obtain the above-mentioned objectives, the research work has been organized as follows: • identification of the features of the structural system at hand by means of the development/specialization of analytical formulations; • design, supervision and interpretation of a wide experimental campaign performed upon real scale bearing walls and bearing wall systems subjected to simultaneous vertical and cyclic (in plane) horizontal loads, in order to validate the (analytically) expected seismic behaviour; • development of simple applicative design rules for the seismic design of the structural system object of the special kind of lightly reinforced shear wall structures here studied.