Seismic Behaviour of Post-Installed Anchors: Non-Structural Components and Art Objects Fastening

L’osservazione del danno nei recenti eventi sismici (L’Aquila 2009, Chile 2010, Christchurch 2011, Tohoku 2011, Emilia 2012) aiuta nell’identificazione delle criticità legate alla risposta al terremoto degli elementi non strutturali (Miranda et al. 2012). Generalmente tali elementi sono parte dei fabbricati e possono appartenere al sistema architettonico, al sistema impiantistico o al contenuto. La rottura degli elementi non strutturali può rappresentare un pericolo rilevante per la salvaguardia della vita umana e porta perdite di grande valore, nonché contribuisce all’impatto gravoso del sisma per la società (Miranda et al. 2012). Questa tesi contiene i risultati di una campagna sperimentale di ricerca che si poneva lo scopo di valutare diverse tipologie di ancoranti post installati sotto azione sismica. L’argomento appena menzionato è considerato di grande importanza per il ruolo centrale di questi dispositivi nell’ancoraggio di elementi non strutturali per evitare rotture e danneggiamenti che possano causare pericolo per le persone, grosse perdite economiche e interruzione dell’operatività di un edificio nelle settimane o mesi nel seguito di un terremoto (Taghavi and Miranda 2003; ATC 69 2008). Durante un terremoto gli elementi non strutturali dovrebbero resistere ad elevate forze d’inerzia, trasferite attraverso la connessione agli elementi strutturali (travi, solai, pilastri, pareti) o spesso ad altri elementi non strutturali, come le pareti di tamponamento. In molti casi questi punti di connessione sono realizzati con l’uso di ancoranti post installati i quali dovrebbero essere adeguatamente progettati per assicurare un buon comportamento alle azioni sismiche (Makris and Black 2001; Naumoski et al. 2002; Solomos and Berra 2006; Hoehler et al. 2011). Tra tutti i requisiti, quello della affidabilità in termini di modalità di rottura e valore di resistenza risulta fondamentale per ottenere un progetto degli ancoranti post installati che sia valido in campo dinamico. Ad esempio, progetti di sistemi antincendio nelle scuole, di attrezzature mediche negli ospedali, di oggetti d’arte esposti nei musei necessitano di una buona conoscenza della prestazione dei sistemi di ancoraggio da impiegare. Tale conoscenza deve coprire sia la resistenza, per lo stato limite di salvaguardia della vita (SLV), che gli spostamenti in grado di permettere la funzionalità dell’elemento non strutturale, per lo stato limite di esercizio (SLE). Lo scopo della campagna sperimentale presentata all’interno di questo lavoro di ricerca è lo studio del comportamento sismico di diversi sistemi di ancoraggio attraverso prove su tavola vibrante. Due strutture con pianta a croce sono state costruite a scala reale, una consisteva di pareti in calcestruzzo e una di un telaio in calcestruzzo armato con pareti di tamponamento in muratura. Due condizioni differenti sono state studiate nel caso di ancoranti installati in calcestruzzo, ovvero supporto non fessurato e fessurato. Mattoni forati Poroton® sono stati utilizzati per costruire il campione con pareti di tamponamento in muratura. Le prove triassiali sono state progettate sulla base dello standard AC156 (2010) che fornisce delle impostazioni di prova per la certificazione sismica di elementi non strutturali da prove su tavola vibrante. Gli esperimenti sono stati realizzati con l’applicazione alla tavola di segnali scalati a ZPA (Zero Period Acceleration) crescenti per studiare gli effetti indotti sui campioni all’aumentare dell’intensità dell’azione sismica. I risultati hanno permesso di studiare il comportamento sismico generale di ciacun fissaggio, specialmente in termini di modalità di rottura, massimo carico dinamico sopportato e sfilamento del campione dal supporto. Anche l’influenza delle fessure per questi parametri è stata aprofondita per l’unità strutturale di calcestruzzo. Il programma di prova ha anche permesso un confronto completo tra diverse metodologie di ancoraggio, come gli ancoranti ad espansione, chimici o a sottosquadro. Recenti studi (Rieder 2009; Watkins 2011; Mahrenholtz et al. 2012) si sono concentrati sulla valutazione sismica di ancoranti metallici in calcestruzzo attraverso prove su tavola vibrante, invece il comportamento di sistemi di fissaggio impiegati in muratura e di ancoranti plastici in generale non sono stati investigati in modo esaustivo fino ad ora (Algin 2007; Sinica et al. 2010). Ciononostante queste applicazioni appena citate sono di elevato interesse per la loro presenza diffusa nelle costruzioni. Quindi durante lo studio sperimentale una particolare attenzione è stata data alle questioni riguardanti gli ancoranti plastici e le installazioni in muratura.