Autore: Davide romano
Relatore: Alberto Franchi, Federico Perotti
Azienda: ALPINA SpA
Master: Progettazione delle strutture in c.a. – 2015-16
Nella modellazione numerica di edifici per i quali è necessario eseguire un’analisi sismica al fine di definire il più idoneo intervento strutturale atto a migliorare la risposta sismica (sia in termini di miglioramento o di adeguamento), gli elementi finiti del modello sono normalmente incastrati alla base. Al fine di ottimizzare l’intervento, ma anche per meglio comprendere una più veritiera risposta sismica, è opportuno considerare l’interazione dinamica tra la struttura in elevazione, la fondazione ed il suolo. E’ il caso di un edificio esistente di 5 piani fuori terra, realizzato in calcestruzzo armato con sistema resistente alle azioni orizzontali costituito da quattro nuclei di controvento.
L’edificio è situato in zona ad alta sismicità e su un terreno con scarse proprietà meccaniche. La fondazione è di tipo profondo con pali di 60 cm di diametro, che lavorano di punta arrivando fino allo strato di bedrock.
L’analisi sismica utilizzata è un’analisi lineare a spettro di risposta. L’interazione inerziale è stata tenuta in conto mediante la teoria elaborata da Novak, che fornisce i valori di rigidezza e smorzamento del palo singolo. Dal momento che i pali non sono isolati è stato possibile individuare dei gruppi e calcolare le relative rigidezze verticali, traslazionali, rotazionali e torsionali sulla base del metodo di interazione statica di gruppo formulato da Poulos.
Le analisi hanno mostrato che, a seguito dell’applicazione di un vincolo deformabile, i periodi di vibrazione della struttura hanno subito un leggero aumento, tuttavia non sufficiente a superare il tratto ad accelerazione costante dello spettro di risposta convenzionale. In particolare i periodi che si trovavano nel tratto ascendente dello spettro sono avanzati su periodi con accelerazione spettrale maggiore.
Pertanto, la struttura soffre maggiormente l’azione sismica con incremento delle azioni sollecitanti di progetto. Quanto rilevato con il suddetto approccio alla modellazione, si riscontra specialmente in strutture piuttosto “rigide” cioè in quelle in cui una consistente percentuale della massa è eccitata per bassi periodi di oscillazione; al contrario, in strutture più flessibili, gli effetti di interazione possono comportare una diminuzione degli effetti sollecitanti dovuti al sisma.