Indagine sperimentale su muri prefabbricati in calcestruzzo armato con connessioni innovative

The thesis is part of a wider research activity of Politecnico di Milano on an innovative dry-assembled precast system for residential constructions named Domus Dry®. The work focused on the wall element and on its mechanical connections. This type of panels is characterised by inner lightening voids contoured by a solid frame. At the base of the solid columns mechanical devices connect the wall element with the lower element or with the foundation. The presence of the lightening voids does not allow for a clear collocation within the classical structural behaviour of walls nor frames. With the aim of characterising the shear behaviour of the wall, an experimental programme has been carried out at the Laboratorio Prove Materiali Strutture e Costruzioni of Politecnico di Milano: five full-scale wall specimens reinforced with different layouts have been subjected to monotonic and cyclic testing through the application of a horizontal displacement history. To different reinforcement layouts corresponded different failure modes. Failure for tension-shear has been identified for weakly reinforced walls, whilst failure for sliding-shear has been identified for heavily reinforced walls. The tensile testing of the wall vertical joint performed within the global wall test configuration showed a satisfactory behaviour of the connection. The compressive testing performed on separate concrete blocks drew the attention on its possible influence in the reduction of compressive strength of the joint. Moreover, shear testing has been performed on the horizontal wall joint shear keys made with special recesses reinforced with high-strength steel loops filled in situ with high-strength mortar. The results showed high stiffness and strength, in addition to a strong dependency of the restraint scheme on the strength. It is finally formulated a structural strut&tie modelling of the wall elements with which an engineering interpretation of the experimental results is provided.

La tesi si colloca nell'ambito dell'attività di ricerca intrapresa dal Politecnico di Milano su un sistema innovativo di prefabbricazione residenziale a secco denominato Domus Dry®. Il lavoro svolto si è focalizzato sull'elemento di parete e sulle sue connessioni meccaniche. Questo tipo di pannelli si caratterizza per la presenza di cavità interne, che alleggeriscono il manufatto, contornate da un telaio pieno. Alla base dei pilastri pieni sono presenti dispositivi meccanici per la connessione con il muro inferiore o la fondazione. La presenza degli alleggerimenti nel pannello non lo rende schematizzabile né come un muro pieno, né come un telaio. Al fine di caratterizzare il comportamento a taglio del pannello, è stata effettuata una campagna sperimentale presso il Laboratorio Prove Materiali Strutture e Costruzioni del Politecnico di Milano: cinque muri in scala reale realizzati con differente disposizione d'armatura a taglio sono stati sottoposti a prove monotone e cicliche attraverso l'applicazione di una storia di spostamento orizzontale in sommità. A diversi schemi d'armatura sono corrisposte diverse modalità di rottura, per taglio-trazione per elementi debolmente armati o per taglio-scivolamento per elementi fortemente armati. Anche la connessione meccanica verticale tra muro e fondazione è stata oggetto di prova, sia nei test sui pannelli sia mediante prove di compressione su blocchi. I risultati hanno mostrato il corretto funzionamento della connessione a trazione e hanno posto l'attenzione sulla sua possibile influenza nella riduzione della resistenza a compressione del giunto. Inoltre sono state provate a taglio le connessioni orizzontali tra muri, composte da chiavi di taglio realizzate con appositi scassi armati con cappi metallici e successivamente riempiti di malta ad alta resistenza. I risultati hanno mostrato un'elevata rigidezza e resistenza delle connessioni, oltre ad una forte dipendenza della resistenza dallo schema di vincolo. Viene infine proposta una schematizzazione del pannello secondo il modello a puntoni e tiranti, con cui viene fornita un'interpretazione ingegneristica dei risultati sperimentali ottenuti.