Influenza della variabilità dei materiali nella progettazione a completo ripristino di resistenza dei nodi di base in acciaio

Il metodo che fornisce la più accurata conoscenza del comportamento dei nodi consiste nell’effettuare test sperimentali; tuttavia, nella pratica di progettazione questa tecnica è antieconomica, il che la rende adatta per lo più a propositi di ricerca. È stato condotto sinora, al mondo, un considerevole numero di test sperimentali raccolti in banche dati computerizzate, contenenti prove su nodi prevalentemente di tipo trave-colonna; per via della grande varietà delle tipologie e proprietà geometriche dei collegamenti, il progettista ha scarsa probabilità di reperire nelle banche dati il dettaglio strutturale di uno specifico nodo da studiare: per questo motivo, l’uso dei dati disponibili è principalmente rivolto, più che alla progettazione, alla validazione di modelli che mirano alla previsione del comportamento dei nodi a partire dalle sue proprietà geometriche e meccaniche.
I modelli per la previsione del comportamento dei nodi si dividono in cinque categorie:
− modelli empirici;
− modelli analitici;
− modelli agli elementi finiti;
− test sperimentali;
− modelli meccanici.
Affinché la modellazione dei nodi sia utilizzabile nelle analisi strutturali, la previsione del comportamento dei nodi che ciascuno dei modelli sopra elencati è in grado di fornire va sempre associata a una rappresentazione matematica della curva momento-rotazione, necessaria come input nei programmi di calcolo computerizzati.
I modelli empirici si basano sull’uso di formulazioni empiriche che mettono in relazione i parametri coinvolti nella rappresentazione matematica della curva momento-rotazione alle proprietà geometriche e meccaniche dei nodi. Tali formulazioni empiriche si ottengono attraverso analisi di regressione su dati, che possono essere reperiti da test sperimentali o tramite analisi parametriche sviluppate con gli altri possibili metodi di modellazione dei nodi (modelli agli elementi finiti, analitici o meccanici).
Nei modelli analitici, per prevedere la curva momento-rotazione a partite dalle proprietà geometriche e meccaniche delle diverse tipologie di collegamenti, molti autori hanno applicato i concetti base dell’analisi strutturale elastica e del progetto limite a modelli semplificati di vari tipi di collegamenti trave-colonna. Questo approccio parte dall’osservazione del comportamento dei nodi nei test per identificare le principali fonti delle deformazioni ed i meccanismi di collasso dei collegamenti; quindi, sulla base di prove sperimentali, si adotta un modello di collegamento semplificato per la previsione della rigidezza iniziale del collegamento con un’analisi elastica; inoltre il meccanismo plastico osservato viene modellato per prevedere il momento ultimo tramite l’equilibrio tra il lavoro interno e quello esterno. Si controlla poi l’affidabilità dei risultati ottenuti dai modelli assunti, verificando le corrispondenze con i dati dei test; infine la rappresentazione matematica della curva momento-rotazione viene fornita utilizzando la rigidezza iniziale prevista e la resistenza al momento ultimo.