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Gli effetti della tompagnatura nella progettazione strutturale antisismica

Dall’analisi degli eventi sismici degli ultimi decenni è emersa l’interazione tra i tamponamenti e la struttura portante che si esplica con un aumento di rigidezza, resistenza ma anche un comportamento più fragile del complesso strutturale. La modellazione sismica delle tamponature è una problematica ancora aperta e soggetta a numerose linee di pensiero, poiché esistono delle importanti difficoltà nello studio della tematica, soprattutto a causa del grande numero di variabili coinvolte (grande variabilità di soluzioni costruttive dei tamponamenti; comportamento meccanico della tamponatura disomogeneo e anisotropo; tipo di collegamento tra muratura e telaio portante; comportamento nel piano e fuori dal piano). Nel presente lavoro si sono analizzati i modelli sismici esistenti in letteratura, soffermandosi soprattutto sui cosiddetti “macromodelli”, i quali ricorrono ad una modellazione semplificata che consiste nello schematizzare il tamponamento con un puntone che congiunge gli angoli opposti delle maglie di telaio; tale schematizzazione nasce dall’osservazione che il comportamento allo stato limite ultimo di un pannello di tamponatura vede il parziale distacco dalla struttura portante e una sollecitazione di compressione lungo la diagonale caricata. I vari modelli esistenti in letteratura si differenziano per la geometria del puntone (in particolare per la larghezza), il meccanismo di rottura del pannello (scorrimento nei giunti di malta o trazione diagonale, oppure schiacciamento lungo la diagonale compressa o in corrispondenza degli angoli del pannello), il legame costitutivo per modellare il comportamento non lineare del puntone. Nella seconda parte del lavoro si è fatta un’applicazione in cui sono state eseguite delle analisi pushover allo SLV su un edificio intelaiato in c.a. di sette piani, ubicato nel comune di Foggia, in cui sono state modellate le tamponature esterne con tre modelli presenti in letteratura: il modello di Panagiotakos e Fardis, il modello di Dolsek e Fajfar, il modello di Decanini. Si è ricorso ad un modello a plasticità concentrata utilizzando il programma di calcolo SAP2000. Dal confronto dei dati, effettuato sia in termini di curve di capacità che di deformate, è emerso che le strutture tamponate rispetto a quella nuda presentano un aumento di rigidezza (circa 3,5 volte superiore), aumento di resistenza (circa 1,5 volte superiore) e un comportamento più fragile; le strutture tamponate, infatti, sono caratterizzate da un danneggiamento localizzato ai primi tre piani mentre la parte superiore della struttura si muove quasi come corpo rigido, mostrando una tendenza al comportamento di piano. Dal confronto dei tre modelli adottati per la tamponatura è emerso che Dolsek e Fajfar conduce a curve di capacità più resistenti; nel modello di Panagiotakos e Fardis si è osservata l’influenza nella modifica della forma delle curve di capacità di uno dei parametri che definisce il legame costitutivo (rigidezza del tratto di softening), la cui variabilità secondo gli autori è da attribuire alla fragilità del tamponamento; infine il modello di Decanini è quello che conduce a curve meno resistenti. Quest’ultima circostanza è dovuta al fatto che secondo Decanini la forza massima da attribuire al tamponamento deve coincidere con il minore tra i carichi dei quattro meccanismi di collasso (citati prima) che, nel lavoro effettuato, è risultato sempre coincidere con la trazione diagonale, quindi una rottura a taglio. Tuttavia si ritiene che attribuire al tamponamento la rottura a taglio come resistenza massima sia troppo penalizzante, poiché la presenza del telaio contribuisce a limitare il danneggiamento sui pannelli e a migliorarne le prestazioni fino al raggiungimento del comportamento a compressione diagonale (puntone). Si può quindi ritenere che la fessurazione a taglio sia da associare solo al superamento di uno Stato limite di Esercizio. In un secondo momento si sono modellate le aperture nelle maglie di tamponatura ricorrendo al modello di Dolsek e Fajfar: è emerso l’indebolimento della struttura sia in termini di rigidezza che di resistenza, e una deformata più simile a quella della struttura nuda. Infine si è verificata la struttura allo SLD, in termini di spostamenti di interpiano. È emerso che non solo la verifica imposta dalla Normativa è sempre soddisfatta, ma che per le strutture tamponate gli spostamenti di interpiano si riducono fino al 50% rispetto a quelli della struttura nuda.

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10 1. GENERALITA’ SULLA MODELLAZIONE DI UNA STRUTTURA IN C.A. PER ANALISI SISMICA 1.1. APPROCCIO DELLE ATTUALI NORMATIVE TECNICHE ITALIANE DI RIFERIMENTO 1.1.1. Principi generali sulla moderna progettazione strutturale La Normativa Tecnica per le costruzioni attualmente in vigore in Italia è il Decreto Ministeriale del 14/01/2008 (NTC 2008); questa, a differenza delle Normative del passato, è allineata alla Normativa Europea di riferimento, ovvero gli Eurocodici e si contraddistingue per il suo carattere prestazionale, in quanto la progettazione strutturale viene finalizzata al raggiungimento di prefissati obiettivi, tali da dotare la struttura di determinati livelli prestazionali durante la sua vita utile. La Norma, inoltre, differenzia il tipo di prestazioni da raggiungere ed i relativi livelli di sicurezza in base ai possibili scenari che possono manifestarsi durante la vita utile, secondo il concetto di “Stato Limite” ovvero “ la condizione superata la quale l’opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata”. Si distinguono due stati limite: lo Stato Limite Ultimo (SLU) e lo Stato Limite di Esercizio (SLE). Progettare per lo Stato Limite Ultimo vuol dire fare in modo che, in circostanze estreme, corrispondenti al valore estremo della capacità portante, la struttura abbia la capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi che possano compromettere l’incolumità delle persone. Lo Stato Limite di Esercizio mira ad assicurare la capacità della struttura di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio, cioè assicurare la corretta funzionalità dell’opera, durante la sua vita utile. Per raggiungere tali obiettivi prestazionali le verifiche da eseguire per ciascuno stato limite si differenziano sia in termini di gravosità delle azioni (combinazioni dei carichi), sia nel livello di sicurezza da adottare nei confronti delle resistenze, secondo la logica che, poiché il superamento di uno stato limite ultimo si accompagna al collasso della struttura, le verifiche dovranno essere più severe rispetto alle verifiche allo stato limite di esercizio. 1.1.2. Determinazione delle azioni sismiche In questa sede ci si sofferma in particolare sugli effetti delle azioni sismiche. Le azioni sismiche di progetto si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di base” del sito di costruzione. Essa costituisce un elemento di conoscenza primario ed è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa a g (in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale) e di ordinate dello

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Ingegneria

Autore: Daniela Brescia Contatta »

Composta da 192 pagine.

 

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