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Analisi di Pushover 3D per strutture in c.a.

La necessità di poter costruire edifici che fossero in grado di resistere all’azione dei terremoti è sempre stata una priorità per le popolazioni che risiedono in zone a rischio sismico.
Negli ultimi decenni la progettazione antisimica delle strutture ha subito notevoli progressi, tali sviluppi sono da attribuirsi al grande interesse da parte della comunità scientifica nei confronti delle problematiche legate alla protezione degli edifici nei riguardi dell’azione sismica. In tale settore dell’ingegneria strutturale la ricerca procede seguendo due linee logiche differenti: da un lato vi è la ricerca di nuovi sistemi costruttivi, nuovi dispositivi, nuove linee guida di progettazione che permettano di ridurre gli effetti distruttivi del terremoto, dall’altro vi è la ricerca di nuove metodologie (ed implementazioni numeriche) per il calcolo degli effetti indotti dall’azione sismica.
I due aspetti della ricerca appena elencati sono fra loro complementari: l’uno asservisce e stimola l’altro.
Da una lato le nuove tecniche di calcolo stimolano la costruzione di strutture sempre più avveniristiche, dall’altro le nuove necessità di protezione degli edifici dall’azione sismica stimolano la messa a punto di metodi di calcolo adatti agli scopi.

Pubbl. il 11 settembre 2014 ore 00:34 | Ing. Maurizio Serpieri

Le nuove tecniche di analisi non-lineare che considerano anche i grandi spostamenti, gli effetti dissipativi, il degrado strutturale dovuto ai cicli di carico scarico ed una modellazione a fibre sono state stimolate dalla necessità di tenere in conto gli effetti che non erano considerati nei calcoli di qualche decennio fa, ma che oggi è necessario conoscere per garantire una buona progettazione strutturale basata sui criteri prestazionali.
La moderna progettazione antisismica è basata sul concetto di soddisfare diversi livelli di prestazione, per ognuno dei quali la struttura non deve superare dei prestabiliti gradi di danneggiamento.
Purtroppo per una progettazione di questo tipo è indispensabile un’analisi nonlineare del problema, ciò implica una crescente difficoltà operativa da parte dei progettisti, specie se si tratta di analisi dinamiche, le quali necessitano di più vaste conoscenze teoriche e sforzi computazionali rispetto alle analisi statiche lineari.
Oggigiorno la progettazione antisismica degli edifici si basa soprattutto su tali criteri prestazionali già descritti, ciò implica che la progettazione è basata sulla duttilità e in particolare sugli spostamenti: l’edificio deve essere in grado di garantire, con livelli di danneggiamento prefissati, la richiesta di spostamento fornita dal sisma.
Le analisi elastiche-lineari godono della semplicità di utilizzo e comprensione teorica, ma non sono in grado di prevedere la capacità di deformazione inelastica offerta da una struttura, per tale motivo risultano inadatte per una moderna progettazione antisismica basata sul concetto prestazionale, dove si vogliono indagare i comportamenti non-lineari e le condizioni prossime al collasso.
Da quanto appena detto si comprende il punto focale del problema: si cerca un metodo di calcolo degli effetti indotti dal sisma che possa prevedere l’offerta di spostamento di una struttura, che permetta di valutare sia il comportamento elastico che quello post-snervamento, dove e con quale progressione si formano le cerniere plastiche, dove si trovano le debolezze strutturali, come e quale tipo di crisi si raggiunge e quale sia il livello di duttilità strutturale; ma che al tempo stesso sia concettualmente semplice e poco dispendioso dal punto di vista computazionale.
Tutto ciò conduce alla definizione dell’analisi statica non-lineare (pushover), i cui dettagli e problematiche legate alle strutture spaziali sono esposte nel seguito della presente tesi.
 
 


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