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E' possibile utilizzare metodi di analisi sismica non lineare per strutture miste legno muratura?
Andrea Boz, UD (Architetto): Un edificio a due piani, con dimensione in pianta pari a 7x15ml e sito in zona sismica 2, realizzato con pannelli portanti in compensato di tavole (tipo KLH) lungo le pareti esterne e con murature in CA o laterizio portante internamente, con un assorbimento del taglio sismico pari a circa il 75-80 per cento, si configura come una struttura mista legno-muratura?
In tal caso, secondo la normativa tecnica agli stati limite, risulta accettabile tale soluzione se calcolata con una analisi sismica non lineare (push-over) secondo le indicazioni delle NTC 2008 al paragrafo 7.8.4, o è fattibile anche con il metodo delle tensioni ammissibili e con una verifica POR?
Risposta
Penso che sia utile chiarire prima di tutto la definizione,da un punto di vista tecnico, di struttura mista. Come già sottolineato in altre news correlate (a cui si rimanda per approfondimento), le strutture miste possono essere indicate come quelle per cui la ripartizione delle forze avviene in funzione della rigidezza del sistema, come nel caso in figura in cui gli elementi strutturali lavorano in parallelo.
Questo è il caso, per esempio, della seguente figura, in cui la forza orizzontale si trasmette da una parete in muratura ad un telaio ligneo disposti su uno stesso piano.
Le strutture in cui gli elementi strutturali lavorano in serie, anche se realizzate con materiali diversi, non possono esse considerate miste, in quanto le forze si trasmettono interamente da un elemento all'altro senza ripartizione, come accade nella struttura descritta nella figura seguente, in cui un telaio ligneo si trova al di sopra di una parete in muratura.
Trasponendo queste definizioni ad un generico edificio realizzato con pareti in muratura e pareti lignee, si possono avere i seguenti casi:
Costruzioni costituite da struttura muraria nella parte inferiore e sormontate da un piano co struttura in legno: non possono essere considerate strutture miste.
Costruzioni in cui un uno stesso piano si utilizzano pareti di controvento e pareti in muratura realizzate con materiali diversi: devono considerasi come strutture miste.
La situazione da Lei descritta è quindi relativa ad un edificio con struttura mista a pareti in muratura ed a pareti in legno: per tale tipologia di edifici è quindi opportuno richiamare quanto osservato dall'ordinanza Sismica 3431/2005 al punto 8.5. “Strutture miste con pareti in muratura ordinaria o armata”
“Nell'ambito delle costruzioni in muratura è consentito utilizzare strutture di diversa tecnologia per sopportare i carichi verticali, purché la resistenza all'azione sismica sia integralmente affidata agli elementi con stessa tecnologia. Nel caso in cui si affidi integralmente la resistenza alle pareti in muratura, per esse dovranno risultare rispettate le prescrizioni di cui ai punti precedenti. Nel caso si affidi integralmente la resistenza alle strutture di altra tecnologia (ad esempio pareti in c.a.), dovranno essere seguite le regole di progettazione riportate nei relativi capitoli della presente norma. In casi in cui si ritenesse necessario considerare la collaborazione delle pareti in muratura e dei sistemi di diversa tecnologia nella resistenza al sisma, quest’ultima dovrà esser verificata utilizzando i metodi di analisi non lineare (statica o dinamica). I collegamenti fra elementi di tecnologia diversa dovranno essere espressamente verificati. Particolare attenzione dovrà essere prestata alla verifica della efficace trasmissione dei carichi verticali. Inoltre sarà necessario verificare la compatibilità delle deformazioni per tutte le parti strutturali.”
Tale impostazione è stata mantenuta nel paragrafo 7.8.4 delle norme tecniche, dove tuttavia, nei casi in cui si ritenga necessario considerare la collaborazione delle pareti di diverso materiale, si prescrive genericamente l'utilizzo di metodi di analisi dinamica. In realtà tale generica indicazione viene precisata al punto C7.8.4 della circolare delle norme tecniche di prossima approvazione, dove si dice:
“Laddove le azioni sismiche non vengano integralmente affidate alla struttura muraria od a quelle in altra tecnologia ma si ravvisi l’esigenza di considerare la collaborazione delle pareti in muratura e dei sistemi di diversa tecnologia nella resistenza al sisma, per tali strutture è possibile eseguire, oltre all’analisi elastica dinamica multimodale, l’analisi statica non lineare.”
Il metodo POR è una procedura di dimensionamento utilizzata per strutture in muratura soggette a forze orizzontali, e proposta in alcuni documenti normativi riguardanti le strutture murarie (si veda per esempio la Circolare LL.PP. 30-07-1981). Si tratta quindi di un possibile metodo di analisi non lineare proposto e validato per le strutture completamente in muratura, in cui si ipotizzava per i pannelli murari un comportamento bilineare elastico perfettamente plastico, effettuando però analisi separate piano per piano. L'applicazione a strutture di altra natura di un metodo nato e pensato per strutture in realizzate completamente in muratura, non è tuttavia opportuna se non preceduta, eventualmente anche a livello di ricerca, da analisi e valutazioni più approfondite.
Ing. Roberto Tomasi