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Domanda: Solai a piastra c.a. - comportamento delle strutture in zona sismica -modellazione

Sto progettando un edificio in zona ad alta sismicità destinato a uffici e appartamenti. Ho previsto come orizzontamento un solaio a piastra bidirezionale alleggerito. Tale solaio non prevede l'utilizzo di travi, si comporta come una piastra (verifiche a punzonamento sui pilastri con eventuali armature) e quindi non presenta all' intradosso parti calate. In questo caso (solaio a piastra) come funziona la gerarchia delle resistenze? Le cerniere plastiche si formano nel solaio? Se si, il momento resistente in queste zone governa il dimensionamento dell'armatura a flessione e taglio del pilastro (capacity design). Che larghezza ha, quindi, la trave visto che si trova nella piastra? Se non si formano cerniere plastiche nel solaio a piastra allora vuol dire che la dissipazione dell'energia sismica devo fare in modo che si concentri tutta alla base dei pilastri visto che è inopportuno che si formino cerniere sui pilastri in prossimità dei nodi con le travi/solaio. Insomma non riesco a chiarirmi il funzionamento (inteso come meccanismo di collasso) del sistema tipologico pilastri/solaio a piastra. E' gradito qualche ragionevole consiglio. Grazie mille anticipatamente


Utente: lesposito

Inserita il 12 Novembre 2015


RISPOSTA

Nel caso di edifici in zone ad alta sismicità l'utilizzo di solai a piastra piena richiede alcune cautele e precisazioni con riferimento allo schema statico.
 
Se si utilizza uno schema a telaio con travi ribassate, la presenza di piastre evidentemente non crea alcun problema, fatta salva la necessita' di considerare quota parte della piastra come flangia collaborante lato travi.
 
Quando si volessero usare pilastri sismo-resistenti e piastre piane (con o senza capitelli o ribassi locali, ma comunque senza travi ribassate) deve viceversa essere utilizzata molta cautela. Ad esempio, le norme americane suggersicono tale sistema sostanzialmente solo in zone a bassa sismicità. Cio' perche' malgrado le piastre, essendo elementi generalmente poco armati, possano essere piuttosto duttili a flessione, mostrano alcune criticità a taglio, soprattutto in presenza di carichi ciclici. Tra le varie problematiche, risulta assai incerta la quota parte di flessione trasferita dal pilastro alla piastra a causa dello spostamento dovuto al sisma, ed è problematico sia garantire adeguata protezione nei confronti del taglio, sia un'adeguata capacità di dissipare energia. Non vi è un consenso su come debba essere stimato tale momento. Ciò è dovuto al fatto che la variazione di rigidezza di una piastra nei confronti di azioni orizzontali è estremamente non-lineare. Quindi, il momento sismico stimato varia significativamente a seconda delle ipotesi fatte da ciascun progettista, e l’armatura a taglio dipende dalla quota parte di momento che si suppone venga trasferita a causa dell’eccentricità della reazione. Un approccio di questo tipo, basato sulla resistenza, generalmente richiede almeno il 50% di armatura in più di quanto serva per i carichi gravitazionali. Più armatura significa più rigidezza, il che comporta momenti sismici maggiori a parità di drift, quindi più armatura a taglio per prevenire il punzonamento. Poiché la stabilità del sistema non dovrebbe fare affidamento sul comportamento ‘a telaio’ dell’insieme piastre-pilastri, dato che tali telai diventano rapidamente estremamente flessibili appena l’armatura delle piastre si snerva in prossimità dei pilastri, sarebbe più opportuno progettare le piastre affinché siano duttili, anziché progettarle per un momento sismico di incerta entità. Al momento esistono alcune indicazioni in bibliografia, ma non sembra esserci consenso. 
Si consiglia comunque di vedere le norme ACI, dato che non solo le NTC non parlano di piastre in zona sismica, ma neppure gli Eurocodici.
 
Una alternativa percorribile consiste nel ricorrere a sistemi a pareti sismo-resistenti accoppiate con piastre piane senza travi ribassate. In tal caso le piastre possono essere considerate come elementi 'secondari', e devono essere in grado di sviluppare rotazioni compatibili con gli spostamenti del sistema sismo-resistente (pareti) e garantire duttilità adeguata. Se correttamente progettata, la struttura allo SLV tende comunque a sviluppare spostamenti, e quindi rotazioni, modeste (consiglio di contenere il drift allo SLV sotto il 2,5%). E' comunque utile realizzare delle travi almeno di bordo in spessore e confinare, seppur debolmente, il calcestruzzo lato piastra in prossimità delle pareti. Come configurazione delle pareti e' generalmente preferibile fare ricorso a pareti di non eccessive dimensioni (max 3m circa), possibilmente disposte lungo il perimetro dell'edificio. Cio' garantisce il miglior controllo sia della torsione, sia degli spostamenti.
 
Prof. Paolo Riva

Paolo Riva - 16 Novembre 2015









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