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I recenti sviluppi della normativa tecnica hanno posto l'analisi statica nonlineare, nota anche come analisi pushover, in un ruolo di primaria importanza nell'ambito della progettazione antisismica. In particolare, con tale analisi è possibile conseguire due importanti obiettivi:
Il primo
obiettivo, il calcolo cioè del fattore di
struttura, ottenuto attraverso l'analisi pushover,
permette di migliorare l'affidabilità dell'analisi
elastico-lineare. Uno degli aspetti più delicati della
modellazione elastico-lineare è rappresentato infatti
dalla necessità di valutare gli effetti nonlineari della
risposta strutturale e di condensarli nel fattore di
struttura, da cui dipendono le accelerazioni sismiche
spettrali associate ai singoli modi di vibrazione.
Considerata la funzione chiave che il fattore di
struttura riveste nella definizione delle azioni
sismiche, non è consigliabile limitarsi a valutarlo in
base alla sola descrizione qualitativa della struttura
(tipologia strutturale, del numero di piani, ecc.), come
pure suggerito dalla stessa normativa, in mancanza di
valutazioni più precise. La correlazione euristica su
cui si basa questa valutazione, anche se fornisce
indicazioni utili in media, non da reali garanzie che
l'azione sismica così calcolata non possa risultare
fortemente sovrastimata o anche pericolosamente
sottostimata. Alla luce di queste disposizioni, la nuova versione Edisis 9.x dà ampio spazio allo sviluppo dell'analisi pushover, in modo tale da consentire:
L'analisi è condotta applicando sulla struttura i carichi statici quasi-permanenti ed una distribuzione variabile di accelerazioni sismiche agenti in una direzione prefissata. Si instaura quindi un processo incrementale in cui l'azione sismica viene amplificata proporzonalmente, fino al raggiungimento del collasso. Gli elementi resistenti sono considerati a comportamento elasto-platico, a duttilità limitata e per essi sono valutate le rotazioni limiti allo snervamento e al collasso, secondo le indicazioni contenute nella Opcm 3274 e nelle Istruzioni per l'applicazione delle NTC 2008. Nel corso dell'analisi sono riconosciuti i seguenti stati limite:
Consapevoli del fatto che analisi di questo tipo non rientrano nelle abituali procedure utilizzate finora nella pratica professionale, abbiamo cercato di rendere quanto più agevole possibile il compito del progettista nella intepretazione dell'analisi, predisponendo mappe di impegno a toni di colore e grafici per la sintesi dei risultati conseguiti, capaci di fornire un quadro informativo completo e di facile lettura. L'analisi pushover si avvia dal foglio riportato in figura, nel quale è possibile impostare alcuni parametri specifici: le forme di distribuzione dell'accelerazione sismica, il numero di direzioni angolari per l'azione sismica, il fattore riduttivo di duttilità per elementi principali e per pareti, il fattore riduttivo di duttilità per carenza di dettagli sismici e per per carenza di confinamento, la riduzione della duttilità limite per lo stato limite di Salvaguardia vita. Ad analisi conclusa, nei riquadri sottostanti verrano riportati i risultati principali ottenuti per i tre stati limite di verifica, come la accelerazione al suolo (domanda e capacità), il rapporto di duttilità (richiesta/capacità), la stima del fattore di struttura con due diverse modalità: in funzione del rapporto di sovraresistenza o calcolato in base alla verifica di duttilità pushover
Per ogni analisi eseguita si costruisce
una curva di equilibrio (accelerazione-spostamento),
sulla quale sono chiaramente evidenziati i punti che
rappresentano gli stati limite SLD, SLV e SLC. La curva
è quindi schematizzata con un sistema bilineare
equivalente e si calcolano le accelerazioni di picco al
suolo ammissibili (pgaSLD, pgaSLV, pgaSLC) per gli stati
limite di interesse.
Il riconoscimento delle verifiche è facilitato da istogrammi a lettura immediata, che pongono a confronto le pga ammissibili e le corrispondenti accelerazioni di progetto. Una informazione rilevante che si può ricavare dall'osservazione di una curva pushover è l'escursione tra l'accelerazione massima raggiunta (au) e quella al limite elastico (a1), da cui dipende il cosiddetto rapporto di sovraresistenza au/a1 utilizzabile ai fini di una migliore caratterizzazione del fattore di struttura q. In questa accezione, un risultato conseguito mediante l'analisi statica non lineare può essere utilizzato per migliorare l'affidabilità dell'analisi lineare. Altre informazioni importanti per individuare i meccanismi di collasso possono essere ricavate dalla vista animata delle deformate in corrispondenza dello stato limite di Salvaguardia vita. Le animazioni sono visibili per ogni analisi eseguita, al variare quindi della direzione sismica e della distribuzione delle accelerazioni sull'altezza.
Ancora nel modello solido è possibile
esaminare la mappa dell'impegno raggiunto negli elementi
in corrispondenza degli stati limite SLD, SLV e SLC. Per
lo stato limite di danno l'impegno è costituito dal
rapporto fra lo scorrimento orizzontale raggiunto nella
maglia di telaio (spostamento relativo di interpiano) e
lo scorrimento limite assegnato. Per gli stati limite di
salvaguardia vita e collasso l'impegno è rappresentato
dal rapporto fra la duttilità raggiunta e quella
disponibile.
La gradazione di colore che va dal blu
(basso impegno) al rosso (impegno alto) consente di
individuare gli elementi più impegnati, in
corrispondenza dei quali si attingono i valori limiti:
spostamento di interpiano per lo SLD, deformazione
plastica per gli stati limite SLV e SLC.
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