Parametric Analysis for the Robustness Assessment of RC Systems

La robustezza strutturale, intesa come la capacità di una struttura di non subire un collasso sproporzionato alla causa, ha ricoperto un posto rilevante nelle Linee Guida e nei Codici per la Progettazione Strutturale degli ultimi decenni. L’interesse per questo fenomeno è aumentato a causa del crollo sproporzionato verificatosi in diversi edifici, in particolare si ricorda il collasso del Ronan Point Building nel Regno Unito nel 1968, dove il collasso di alcune pareti portanti di un appartamento al 18° piano ha portato al collasso sproporzionato dell’intero angolo dell’edificio. Molte ricerche sulla robustezza in strutture in cemento armato e acciaio, hanno definito l’importanza della capacità strutturale di sviluppare percorsi di carico alternativi come direttamente collegato alla definizione di un edificio per essere robusto. Da questo punto di vista, la definizione e la valutazione delle azioni membranali, sia di compressione sia di trazione, diviene fondamentale in quanto meccanismo che porta ad una riserva della resistenza strutturale. Il metodo di rappresentazione e studio del fenomeno del collasso sproporzionato consiste nella rimozione teorica di una colonna portante dell’edificio. Questa ipotesi risulta coerente con il verificarsi di eventi eccezionali nella struttura, quali incendi, esplosioni o impatti di veicoli. In questa tesi si analizza in primo luogo la capacità di una struttura in cemento armato di sviluppare percorsi di carico alternativi, in modo da poter cambiare il meccanismo di resistenza dal meccanismo di resistenza flessionale all’azione a catenaria, collegati alle caratteristiche degli elementi adiacenti alla trave soggetta alla rimozione di una colonna e alle proprietà meccaniche della struttura stessa, quali la deformazione ultima dell’armatura e il momento resistente della sezione. Questo viene eseguito tramite un’analisi parametrica sviluppata mediante il software ad elementi finiti DIANA FEA 10.2 (TNO DIANA). Il modello FEM utilizzato nell’analisi consiste nella rappresentazione geometrica e meccanica di una parte del telaio 2D, in quanto trattasi di una condizione di simmetria geometrica e di carico, nel rispetto dei vincoli esterni e di simmetria. Questa prima serie di analisi viene quindi ampliata da una analisi sulla variazione della resistenza del telaio nel tempo, tenendo conto del degrado e dei danni dell’edificio dovuti all’esposizione ambientale. Pertanto, viene introdotto il fenomeno della corrosione nelle strutture in cemento armato, considerando la sua evoluzione nel tempo nella valutazione numerica della riduzione delle proprietà materiali. In questo lavoro di tesi vengono quindi utilizzati i modelli numerici disponibili in letteratura per la valutazione della corrosione considerando i dati iniziali forniti dalla geometria strutturale. Le analisi non lineari condotte sul modello hanno confermato come il fenomeno della robustezza sia influenzato dalle dimensioni della trave stessa, come riportato in molti studi, ma anche dalle dimensioni degli elementi adiacenti, ad esempio come la sezione delle colonne regola la capacità di sviluppare l’azione catenaria. Infine, è stato possibile studiare l’effetto sulla robustezza dovuto alla riduzione delle proprietà dei materiali nel tempo a causa del degrado generato dalla corrosione.