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Sisma verticale: modellazione e analisi in ambito professionale(12.02.2019) La Circolare applicativa delle NTC 2018 e' stata ieri pubblicata in Gazzetta Ufficiale (GU n.35 dell'11.2.2019, Supplemento ordinario): il documento e' il n.7 del 21 gennaio 2019 del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.
Aedes rende disponibili i testi normativi completi ufficiali dai seguenti link:
D.M. 17.1.2018
Circolare n.7 del 21.1.2019
Varie novita' caratterizzano il testo della Circolare rispetto al corrispondente precedente documento del 2009.
Su diversi aspetti avremo modo di tornare a breve, a partire dalla data di rilascio di PCM 2019.
Vedremo insieme quali cambiamenti riguardano le analisi degli edifici in muratura, ed in particolare le costruzioni esistenti e gli studi di vulnerabilita'. 
In primo piano: le modifiche riguardanti i materiali murari, ed in particolare i parametri meccanici delle murature e le modalita' con cui quantificare gli effetti degli interventi.
Altre indicazioni riguardano i modelli di comportamento, fra cui: deformazioni di maschi e fasce, resistenza a taglio diagonale per murature regolari. 
Ci proporremo di evidenziare quali sono le modifiche davvero significative, da assumere costantemente come nuovi riferimenti, e quali invece sono piu' semplicemente opzioni alternative che i Progettisti valuteranno di volta in volta.

Oggi, prima di tutto, ci preme sottolineare le novita' riguardanti il sisma verticale
, argomento introdotto e sviluppato da Massimo Mariani, con il contributo di Francesco Pugi e Alessio Francioso (a questo link il piu' recente articolo). La nuova Circolare contiene infatti nuovi riferimenti al sisma verticale che implicano importanti conseguenze progettuali. Vediamo quali sono i punti che si riferiscono alla componente sismica verticale (in corsivo, il testo tratto dalla Norma).

C7.2.2 CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI STRUTTURALI
(...) Per quanto riguarda gli effetti della componente verticale dell’azione sismica, nel § 7.2.2 sono indicati gli elementi e le tipologie costruttive che maggiormente risentono delle accelerazioni verticali indotte dal sisma, nonché i livelli di pericolosita' per i quali tale componente deve essere considerata nel progetto. Per gli elementi soggetti a tali azioni e per quelli di supporto dei medesimi e' ammesso l’uso di modelli parziali che tengano conto della rigidezza degli elementi adiacenti.

Questo paragrafo non contiene novita': il testo coincide con quanto riportato in C7.2.1 della Circ.2009. Si osservi tuttavia che gia' nel 2009 vi era un cenno di sviluppo nel senso di estendere la considerazione della componente verticale: parlare di tipologie costruttive che 'maggiormente' risentono del sisma verticale implica che anche le altre tipologie, anche se magari in tono minore, ne risentono: pertanto, gia' nel 2009 non vi era alcuna esclusione perentoria di strutture nei confronti degli effetti sismici verticali.
Le novita' arrivano invece dai seguenti punti.

C7.2.6 CRITERI DI MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA E DELL' AZIONE SISMICA
(...)
Modellazione dell’azione sismica
Per semplicita' di analisi e' possibile descrivere la variabilita' spaziale del moto e l’aleatorieta' dell’effettivo baricentro delle masse e delle rigidezze attraverso lo spostamento del centro di massa dalla sua posizione originaria nella direzione delle due componenti orizzontali e in ambo i versi. In alternativa e' consentito (§7.3.3) applicare un momento torcente valutato a partire dalla risultante orizzontale della forza agente al piano, determinata come in § 7.3.3.2, moltiplicata per l’eccentricita' accidentale[7] del baricentro delle masse rispetto alla sua posizione di calcolo, determinata come in § 7.2.6. Nel valutare gli effetti dell’eccentricita' accidentale, si dovranno considerare, ovviamente, gli effetti concomitanti delle due componenti dell’azione sismica, utilizzando le regole di combinazione indicate al § 7.3.5.
[7] Si specifica che l’eccentricita' accidentale, oltre che per considerare le incertezze legate alla localizzazione delle masse, e' una maniera indiretta per tener conto della variabilita' spaziale del moto sismico. A rigore, infatti, si dovrebbe considerare una componente torsionale del trascinamento sismico, sia nelle analisi statiche, sia nelle analisi dinamiche; tradizionalmente, invece, l’azione sismica viene descritta esclusivamente attraverso le due componenti traslazionali orizzontali del moto, cui va aggiunta, ove significativa, la componente verticale.

C7.3.5 RISPOSTA ALLE DIVERSE COMPONENTI DELL’AZIONE SISMICA ED ALLA VARIABILITa' SPAZIALE DEL MOTO

Nel caso di analisi statiche non lineari e' possibile applicare separatamente ciascuna delle due componenti orizzontali (insieme a quella verticale ove necessario ed agli spostamenti relativi prodotti della variabilita' spaziale del moto ove necessario), riconducendo quindi la valutazione unitaria degli effetti massimi ai valori piu' sfavorevoli cosi' ottenuti.

Ecco la novita': si specifica che l'azione sismica viene descritta attraverso le due componenti traslazionali orizzontali del moto, 'cui va aggiunta, ove significativa, la componente verticale', e che nelle analisi statiche non lineari (pushover) e' possibile applicare separatamente ciascuna delle due componenti orizzontali 'insieme a quella verticale ove necessario'.
'Ove significativa' e 'ove necessario' sono espressioni che nel testo normativo vengono usate nell'ambito di criteri generali. Per valutare se gli effetti della componente sismica verticale siano o meno significativi e' quindi necessario svolgere analisi che includono anche tale componente, per poi poterne trarre un giudizio finale.
Pertanto: le analisi pushover non possono prescindere dal considerare la multidirezionalita' e la componente verticale.

Peraltro, analizziamo quanto scritto in §7.3.5 del D.M. 17.1.2018: le analisi multidirezionali sono previste anche in pushover (la Circolare consente la possibilita' di fare riferimento ad una sola componente orizzontale, ma su questo aspetto la discordanza fra D.M. e Circolare si risolve considerando per l'edificio esaminato sia la combinazione sia le singole direzioni), mentre per la verticale si specifica che 'deve essere tenuta in conto unicamente nei casi previsti al §7.2.2)': cio' significa che l'obbligatorieta' e' prevista solo per quei casi (mensole, strutture spingenti, ecc.) ma attenzione: non si afferma affatto che la componente verticale non vada considerata in tutti gli altri
E adesso la Circolare, attraverso la specifica di considerare la componente verticale 'ove significativa' o 'ove necessario', implica di fatto la necessita' di valutarne sempre gli effetti per determinare se siano significativi o meno.
Il combinato disposto del D.M. 17.1.2018 e della Circ.7 del 21.1.2019 non puo' fornire giustificazioni per omissioni sullo studio degli effetti della contemporaneita' delle componenti sismiche.

Siamo lieti di constatare che i testi normativi vanno nella giusta direzione
: il Progettista deve essere libero di valutare gli effetti di tutte le componenti sismiche, senza esclusioni a priori che determinerebbero rischi nei confronti della sicurezza

Infatti, non considerando la componente verticale o, piu' in generale, la spazialita' del fenomeno, si puo' sottovalutare la domanda sismica e di conseguenza sopravvalutare l'indicatore di rischio ζE dato dal rapporto tra capacita' e domanda. Nei confronti degli interventi, si rischierebbe di fatto un sottodimensionamento.
In definitiva: la nuova Circolare consente finalmente ai Progettisti la possibilita' di analizzare il modello con i contributi di tutte e 3 le componenti spaziali del sisma (le due orizzontali e la verticale), variamente combinate tra loro. Saranno i singoli casi ad evidenziare la significativita' o meno dei diversi contributi.

Lo strumento informatico per la progettazione dovra' includere queste funzionalita': nei lavori di Massimo Mariani, Francesco Pugi e Alessio Francioso e' tracciato un algoritmo utilizzabile per un generico software di calcolo strutturale.
Aedes e' lieta di annunciare che PCM 2019, in uscita il 25 febbraio, implementa queste funzionalita' innovative, consentendo analisi pushover con componenti spaziali variamente combinate, per lasciare al Progettista la liberta' di valutare quali effetti siano piu' o meno significativi e dimensionare di conseguenza gli eventuali interventi di consolidamento.

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