Analysis of a tile-beam connection for precasted industrial buildings and its influence on the global seismic response of the structure

Gli eventi sismici degli ultimi anni (Emilia 2012, Centro Italia 2016) hanno evidenziato importanti criticità dei sistemi meccanici di connessione utilizzati nelle strutture industriali prefabbricate in cemento armato, sia per il fissaggio dei tegoli di copertura sia dei pannelli di tamponamento agli elementi strutturali principali. Il presente lavoro analizza la risposta sismica di una struttura prefabbricata monopiano in cemento armato al variare del sistema di connessione metallica utilizzato per l’unione dei tegoli di copertura alle travi principali. In collaborazione con l’azienda Baraclit S.p.A., sono state studiate in dettaglio due tipologie di connessione tegolo-trave, di cui una di tipo tradizionale e l’altra come proposta innovativa; per ciascuna di esse è stata ricavata numericamente, attraverso modellazione FEM ed esecuzione di analisi di tipo pushover, una curva forza-spostamento che ne schematizza il comportamento per azioni orizzontali e ne riassume le capacità in termini di resistenza e duttilità. Le curve forza-spostamento rappresentative delle connessioni sono state introdotte nel modello globale della struttura monopiano. Attraverso analisi non lineari è stato possibile definire la capacità della struttura al variare delle tipologie di connessioni tra tegoli e travi ed individuare l’influenza della tipologia di connessione, del grado di vincolo e della duttilità fornita dalle connessioni sui risultati delle analisi ottenuti per l’edificio. Recent italian earthquakes (Emilia 2012, Centre of Italy 2016) highlighted some critical issues of mechanical devices usually used in precasted RC structures for the connections between reinforced concrete cladding panels and roof tiles to the principal structural elements. In particular, tiles result simply rested over the beam or fixed through metallic fastens usually not designed for seismic actions. This paper analyses the seismic response of a reinforced concrete single-storey precasted structure varying the connection system used to fasten roof tiles and principal beams. In collaboration with Baraclit S.p.A., two types of tile-beam connections have been studied in detail, one currently in use in existing structures and the other as innovative proposal. For each of them a force-displacement curve that schematises their resistance and ductility capabilities has been derived from numerical FEM models and push over analyses. The force-displacement curves representative of the connections have been introduced in the global modelling of the single storey precasted building. Through non-linear analyses it has been possible to define the capacity of the structure varying the connection types among the tiles and principal beams, and to identify the influence of the type of connection, the degree of constraint and the ductility provided by the connections on the obtained results for the building.