Caratterizzazione sperimentale di una struttura a telaio a due piani equipaggiata con dispositivi "crescent shaped braces"

The present work provides the main results of an experimental campaign aimed at assessing the structural response of steel frame structures braced with so-called Crescent Shaped Braces (CSB) hysteretic devices. The CSB is a steel dissipative device having a kind of “boomerang” shape that connect two points of a structure (either two elements of the same floor, in a link-type configuration, or two different stories, in a brace-type configuration) The particular geometrical shape of the device is responsible of a specific non-linear behavior characterized by an elasto-plastic range followed by a final hardening, when subjected to traction, or by an elasto-plastic range followed by a slight softening, when subjected to compression. The insertion of ad-hoc designed CSB devices in not-moment resisting frames as diagonal braces allows to obtain an enhanced lateral resting system characterized by an optimized global force-displacement behavior capable of satisfying multiple seismic performance objectives. Such capabilities are due to the uncoupling between the lateral stiffness and yielding strength. The objective of the paper is to provide the preliminary experimental results of a series of tests conducted at the laboratory CIRI Buildings & Construction of the University of Bologna on a half scaled two-storey steel frame prototype structure incorporating diagonal CSB devises. The experimental tests are part of the research project TiRiSiCo (funded within the POR-FESR 2014-2020 program of Emilia Romagna Region) devoted to new technologies for the seismic upgrade of existing structures. More in detail the paper provides a description of the test set-up and the design of the different test configurations, as well as a brief presentation of the main experimental results.

La presente memoria illustra i risultati principali di una campagna sperimentale finalizzata alla caratterizzazione della risposta strutturale di telai in acciaio equipaggiati con un innovativo dispositivo dissipativo isteretico, noto in letteratura come Crescent Shaped Brace (CSB). Il dispositivo è costituito da un elemento metallico dalla forma a boomerang che può essere utilizzato per collegare elementi strutturali del medesimo impalcato (link dissipativo) oppure inserito all’interno delle specchiature di telaio e fungere pertanto da controvento dissipativo. La particolare configurazione geometrica a “boomerang” fa sì che il dispositivo sia costituito da un legame forza-spostamento nonlineare di tipo elasto-plastico incrudente a trazione ed elasto-plastico rammollente a compressione. Tale comportamento è governato dai parametri geometrici del dispositivo stesso che possono essere, pertanto, adattati alle specifiche esigenze progettuali. Quando utilizzato come controvento dissipativo in strutture a telaio di tipo “nota-moment-resisting” il dispositivo può essere dimensionato in modo che la struttura soddisfi in maniera ottimizzata una molteplicità di obiettivi prestazionali sismici nell’ottica di una progettazione di tipo PBSD. Tale possibilità è legata al peculiare comportamento del dispositivo che consente di disaccoppiare la rigidezza laterale della struttura dalla resistenza allo snervamento. L’obiettivo principale del lavoro è presentare i primi risultati di test sperimentali condotti su di un prototipo di telaio a due piani in scala 1:2 presso il laboratorio CIRI Edilizia & Costruzioni dell’Università di Bologna. La sperimentazione è stata condotta nell’ambito del progetto di ricerca TiRiSiCo (programma di ricerca Regionale POR-FESR 2014-2020 dell’Emila Romagna) finalizzato allo sviluppo di innovative tecnologie per l’adeguamento sismico di strutture esistenti. Più nel dettaglio, la memoria presenta dapprima una descrizione dettagliata del set-up sperimentale e della progettazione delle diverse configurazioni di prova, per poi fornire risultati preliminari delle prove sperimentali condotte.