Seismic interaction of facade non structural panels

Il presente lavoro è il risultato di un tirocinio di sette mesi svolto presso l’Università di Canterbury, in Nuova Zelanda all’interno di un team di ricerca sull’interazione sismica tra strutture ed elementi non strutturali. Recenti eventi sismici che il candidato ha vissuto in prima persona (Darfield nel 2010 e Lyttelton nel 2011) hanno confermato la necessità di conoscere in maggior dettaglio il comportamento di questi elementi, aventi un’incidenza sempre più significativa nella quantificazione dei danni e dei costi legati ad un terremoto. Si vuole, dunque, proporre uno studio legato a questa tematica, con particolare attenzione al comportamento di elementi verticali di facciata tipicamente costituiti da pannelli connessi alla struttura tramite connessioni innovative volte a ridurre i danni in caso di sisma. In una prima sezione, ampio spazio è dedicato ad una panoramica dei principali sistemi di facciata usati in Europa ed in Nuova Zelanda. Questa parte si pone come introduzione per le successive investigazioni riferite ai pannelli esterni non-strutturali. Essi vengono analizzati in relazione a differenti tipologie di connessioni con varie caratteristiche e modularità. Lo studio di un approccio combinato, in cui la facciata non è vista più come un semplice elemento appeso, ma come parte integrante del sistema edificio, viene presentato. Quando tale approccio è adottato, la filosofia denominata come “gerarchia delle resistenze” definisce l’ordine con cui un elemento del sistema struttura-facciata-connessione potrebbe essere danneggiato. Questo legame è raffigurato come una catena in cui l’elemento più debole è quello supposto a governare il meccanismo di fallimento. Considerando la varietà di soluzioni presentate, è stato scelto di studiare in dettaglio un tipico sistema utilizzato comunemente in Nuova Zelanda in pannelli prefabbricati pesanti connessi alla struttura tramite connessioni antisismiche innovative. Lo scopo di questa investigazione è quello di presentare una “procedura” di analisi che vada dagli effetti locali su telai monopiano a singola campata, agli effetti globali su edifici multipiano con definizione della probabilità di danneggiamento della facciata. Si vuole quindi definire una procedura standard che possa essere replicata facilmente per qualsiasi altra tipologia di chiusura verticale. Largo uso di analisi numeriche ad elementi finiti permette di investigare differenti scenari. Analisi parametriche in relazione ad effetti locali e globali su sistemi 2D sono allo stesso modo presentate. La validità della modellazione è legata ai risultati di precedenti analisi sperimentali ed a dati preliminari provenienti dal programma di test al momento in svolgimento all’Università di Canterbury. Nella parte conclusiva, è presentata una metodologia per la valutazione del rischio di danno per elementi non-strutturali verticali. Questo permette lo sviluppo di curve di fragilità basate su stati limite di danno in modo da conoscere la probabilità di raggiungere un determinato livello di danneggiamento del sistema di facciata studiato.