Progetto strutturale di edifici multilivello
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Altro requisito è che la struttura deve esser progettata e costruita per non subire danni con-sistenti sotto sismi meno intensi ma anche più frequenti di quello di progetto.
A questo scopo l’Eurocodice 8 e la Normativa Italiana vigente impongono la verifica alla stato limite di danno.
È opportuno che la progettazione in zona sismica rispetti, in generale, i seguenti principi:
1. semplicità strutturale;
2. uniformità e simmetria;
3. iperstaticità;
4. resistenza e rigidezza bidirezionali;
5. resistenza e rigidezza torsionali;
6. resistenza e rigidezza degli impalcati;
7. strutture di fondazione adeguate.
La semplicità strutturale è un importante obiettivo da perseguire poiché la modellazione, l’analisi, il dimensionamento, la definizione dei particolari e, più in generale, le costruzio-ni, sono soggette a minori incertezze e quindi si può prevedere il loro comportamento du-rante l’evento tellurico in modo più affidabile e realistico. La semplicità non è da interpre-tare come obbligo assoluto, ma occorre avere ben presente che la scelta di forme strutturali complesse, irregolari e dissimetriche comporta un prezzo che consiste in maggiori oneri computazionali e costruttivi.
L’uniformità e la simmetria consistono in una regolare distribuzione degli elementi struttu-rali che, quando realizzata in pianta, permette una trasmissione rapida e diretta delle forze di inerzia riducendo al minimo gli effetti torsionali parassiti, sempre dannosi. Spesso si può ovviare a irregolarità in elevazione ed in pianta delle strutture dividendo il corpo di fabbri-ca in corpi più semplici e più simmetrici separati tra loro da giunti tecnici.
a regolarità nel suo sviluppo verticale è importante perché permette di ridurre il rischio di meccanismi di collasso fortemente localizzati in un singolo piano, sempre più sfavorevoli rispetto a meccanismi che comportano una distribuzione diffusa del comportamento plasti-co.
Una stretta coerenza tra la distribuzione delle rigidezze e quella delle masse riduce, se non elimina, le eccentricità eccessive. È molto importante una ridondanza nei vincoli interni ed esterni perché consente una ridistribuzione delle sollecitazioni favorendo il fenomeno noto come “sovraresistenza” che aiuta ad incrementare la duttilità globale.
Il moto sismico orizzontale è un fenomeno bidirezionale e per questo motivo la struttura dell’edificio deve essere in grado di resistere ad azioni orizzontali provenienti da qualsiasi direzione. Gli elementi strutturali devono, preferibilmente, essere disposti secondo maglie ortogonali che assicurino valori analoghi di resistenza e rigidezza in entrambe le direzioni principali.
Oltre alla rigidezza laterale, la struttura dell’edificio deve possedere un’adeguata resistenza e rigidezza torsionale al fine di limitare moti di tipo torsionale che tenderebbero inevita-bilmente a sottoporre i diversi elementi strutturali ad un regime di sforzo non uniforme. In questa ottica le configurazioni in cui i principali elementi resistenti sono distribuiti in pros-simità del perimetro esterno dell’edificio presentano chiari vantaggi.
Negli edifici gli impalcati giocano un ruolo molto importante nel comportamento sismico complessivo della struttura. Infatti essi si comportano come membrature orizzontali che non solo riuniscono e trasmettono le forze di inerzia ai sistemi strutturali verticali, ma assi-curano anche che detti sistemi partecipano tutti insieme nel contrastare l’azione sismica. Gli impalcati devono avere un’adeguata rigidezza e resistenza in pianta e devono essere collegati in maniera efficace agli elementi strutturali verticali. Si deve prestare una partico-lare attenzione alle configurazioni non compatte o molto allungate in pianta ed ai casi in cui esistano grosse aperture, specialmente se queste ultime contribuiscono a diminuire l’efficacia delle connessione tra elementi verticali ed orizzontali.
Le fondazioni e gli elementi che le collegano con la sovrastruttura, devono garantire che tutto l’edificio sia sollecitato uniformemente dall’azione sismica. In generale si deve utiliz-zare un’unica tipologia di fondazione per una data struttura, a meno che quest’ultima non sia composta da più unità dinamicamente indipendenti.
Una progettazione corretta deve tenere conto dell’aspetto economico. È importante osser-vare che le recenti disposizioni legislative in materia di appalti focalizzano l’attenzione sul problema della manutenzione e quindi della stima dei costi dell’intero ciclo vitale della struttura. Tener conto di questo aspetto è particolarmente importante nel caso di strutture in zona sismica, per le quali ci si attende l’eventualità di danni rilevanti durante eventi sismici occorrenti nel corso della vita dell’edificio.