Lo scopo della presente trattazione è quello di mettere chiarezza sulle modalità operative e metodologiche di tecniche di ingegneria strutturale ed antisismica. Si procederà con una parte teorica derivante dall’applicazione concreta di prove di simulazione di calcolo con software leader nel mercato italiano, continuando con l’applicazione di metodologie avanzate regolamentate e testate da molte università sia italiane che estere.
Alla base di questa metodologia applicativa vi è la necessità di recuperare sismicamente fabbricati in conglomerato cementizio armato lavorando solamente dall’esterno e quindi agendo sui telai di bordo resistenti a momento come nel seguito specificato.
Analisi del sistema strutturale
Sono molto impiegate le strutture intelaiate costituite in entrambe le direzioni da telai resistenti a momento che si distinguono da telai controventati per la presenza di diagonali controventi. Nei telai resistenti a momento la resistenza laterale è fornita dalla rigidezza della connessione tra travi e colonne, sia essi in conglomerato armato che in acciaio o in legno.
Vale da se che il principale problema di dette strutture è da ricercare proprio nei nodi travi/colonne. Sono stati riscontrati molti danni strutturali derivanti proprio dal collasso di nodi e/o piani deboli generati in corrispondenza di una o entrambe le direzioni principali. Per opere in calcestruzzo le forti concentrazioni di sforzi nei collegamenti, solitamente sviluppa elevate quantità di armature con richiesta di ottime caratteristiche del calcestruzzo di getto. Da ciò scaturisce elevata specializzazione non solo nella progettazione, ma anche nella pura esecuzione e costruzione di tali nodi strutturali.
Intelaiature in acciaio o in legno hanno gli stessi problemi. Le connessioni devono essere molto bene studiate ed eseguite al fine di evitare rovinosi crolli in seguito ai soliti terremoti di progetto.
Altro aspetto è la realizzazione di strutture leggere intelaiate con telai bidirezionali resistenti a momento. In tali casi, gli spostamenti possono essere molto importanti, soprattutto quelli di drif, spostamenti di interpiano, o di movimenti laterali globali.
Nelle figure che seguono è indicato un esempio di fabbricato in cemento armato intelaiato con telai resistenti a momento. Per edifici di altezza media o bassa in pratica professionale si preferiscono telai sismo-resistenti a griglia, differenti dai telai sismo-resistenti perimetrali, ove i pilastri e le travi centrali sono dimensionati a contenere le sole forze di natura statica.
I primi hanno lo svantaggio che tutte le membrature dovranno essere progettate in duttilità in entrambe le direzioni di aggressione sismica. I pilastri d’angolo, essendo quelli più scarichi staticamente, possono essere soggetti a fenomeni di distacco dal suolo, come verificato nei paragrafi precedenti nel nostro caso studio.
I sistemi a telai sismo-resistenti perimetrali hanno il vantaggio di garantire maggiori luci interne all’edificio con aumento degli spazi architettonici. Elevata è la iperstaticità come anche la resistenza torsionale. Considerato che tali sistemi sono utilizzati per edifici ad elevata altezza e a pianta compatta e regolare, probabilmente è bene, in tali casi, optare per telai in acciaio e lasciare i vani scala ed ascensori interni al c.c.a.
Controventature
Nel paragrafo precedente abbiamo accennato all’importanza dei telai resistenti a momento. Spesso, soprattutto in tipologie strutturali concepite in acciaio, si usano i controventi. Il vantaggio dei controventi è che elargiscono elevata rigidezza e resistenza laterale a scapito, probabilmente, della duttilità in quanto, il principale modo di collasso derivante è quello per instabilità.
In figura 2.3 è consegnato un esempio di edificio in acciaio con controventi concentrici a X. Essi dovrebbero essere progettati in modo da arrivare allo snervamento prima delle membrature (travi e pilastri) al fine di garantire duttilità. Un aspetto interessante di questa tipologia di controventi è che se dovessero raggiungere lo snervamento in una direzione, lo stesso elemento, nell’altra direzione, potrebbe quasi certamente instabilizzarsi con le ovvie pericolose conclusioni. Tale fenomeno tende ad essere pronunciato con la snellezza delle sezioni degli elementi costituenti la controventatura.
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FONTI: ‘INGENIO’, Portale di Informazione Tecnico Progettuale