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Approfondimento Strutturale

Vulnerabilità sismica di un edificio prefabbricato: confronto fra metodi di calcolo e classificazione sismica secondo il DM 28/02/2017

Data pubblicazione 16/03/2017

La recente pubblicazione delle “Linee Guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni” ha richiamato l’attenzione su uno dei temi attualmente più ricorrenti nel settore dell’ingegneria civile, ovvero la valutazione del grado di vulnerabilità delle strutture esistenti.
L’intento del presente articolo è quello di mettere in luce i diversi risultati che si possono ottenere affrontando lo studio di vulnerabilità di una struttura con due metodi differenti, entrambi ammessi dalla vigente normativa: l’analisi elastica lineare con fattore di comportamento q e l’analisi statica non lineare (analisi di pushover).
Come fabbricato oggetto di verifica si è scelto una palestra, con struttura portante in c.a. prefabbricato, il cui progetto risale alla fine degli anni ‘70.
L’edificio ha una pianta rettangolare, di dimensioni 42 x 18 m; l’ossatura portante presenta 8 telai trasversali, ciascuno costituito da una coppia di pilastri di sezione 40x50 cm e altezza di circa 8 m e da una trave di copertura a sezione variabile. La copertura è realizzata mediante solai in latero-cemento, con soletta collaborante gettata in opera. Il rivestimento esterno della palestra è realizzato tramite pannelli in c.a.p. verticali, poggianti alla base su travi portapannelli e vincolati superiormente alle travi di copertura e di gronda. Le fondazioni sono di tipo diretto (plinti a bicchiere). L’edificio presenta le vulnerabilità tipiche delle strutture prefabbricate realizzate in epoca antecedente all’entrata in vigore della più recente classificazione sismica del territorio nazionale: inadeguatezza delle strutture portanti nei confronti dell’azione sismica e mancanza di collegamenti efficaci tra le strutture prefabbricate.

Lo studio della struttura è condotto utilizzando un modello tridimensionale agli elementi finiti, rappresentato nell’immagine seguente:

Immagine 1

 

Come già anticipato, gli effetti dell’azione sismica sono valutati utilizzando due approcci: un’analisi dinamica con spettro di risposta svolta in ambito elastico lineare e un’analisi statica non lineare (analisi di pushover). La modellazione ed elaborazione dei risultati delle analisi sono eseguite con il software di calcolo Namirial CMP versione 29. Per semplificare la trattazione dell’argomento in questa sede, si è scelto di fare riferimento alle sole verifiche riguardanti i pilastri.
La struttura richiede anche interventi locali finalizzati ad eliminare le vulnerabilità ricorrenti di questa tipologia: carenza dei collegamenti tra elementi strutturali, in particolare fra travi e pilastri, e carenza di connessione tra il sistema di tamponatura esterna e la struttura portante. Assumeremo come risolti tali aspetti che, ai sensi delle recenti Linee Guida sulla classificazione sismica delle costruzioni, consentono il miglioramento di una classe di rischio.
La costruzione è caratterizzata da una classe d’uso III (cu = 1.5), da cui i valori dell’accelerazione di picco al suolo di domanda, PGAD, per gli stati limite presi in esame:

Immagine 2

Analisi di vulnerabilità condotte in ambito elastico

Lo studio della struttura in ambito elastico è condotto utilizzando un’analisi dinamica, con spettri desunti da quelli elastici previsti da NTC 08, ridotti per un determinato fattore di struttura. Il valore di questo parametro è un punto molto delicato; si è scelto di utilizzare q = 3.3, ricavato inquadrando l’edificio nella categoria di strutture “a telaio di un piano”, regolare in pianta e in altezza. In merito a questa scelta, una considerazione appare doverosa. Dovendo eseguire analisi finalizzate alla progettazione di interventi di rinforzo, la tendenza sarebbe quella di adottare valori del fattore di struttura più bassi, che equivalgono a valutazioni più cautelative. In quest’ambito, invece, si è scelto un valore che tende a rappresentare meglio il comportamento probabile dell’edificio.

Nella modellazione della struttura occorre definire....

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