Analisi dinamica lineare con spettro di risposta: le ragioni alla base del metodo

1. Introduzione: NTC 2018 e metodi di analisi

Il presente articolo vuole illustrare i motivi teorici secondo i quali le normative tecniche vigenti rendano sempre lecita l’applicazione dell’analisi dinamica lineare con spettro di risposta per lo studio della risposta sismica degli edifici. La progettazione per azioni sismiche ai sensi del DM 17/01/2018 e dell’EC8 prevede quattro principali metodi di analisi strutturale:

  1. Analisi lineari, statiche
  2. Analisi dinamiche
  3. Analisi non lineari statiche
  4. Analisi non lineari dinamiche

Le condizioni di applicabilità delle analisi lineari statiche (1) sono descritte al par. 7.3.3.2 delle NTC 2018, mentre al par. 7.3.4.2 si trovano le condizioni di applicabilità delle analisi non lineari statiche (3): le (1), ad esempio, richiedono una struttura regolare in altezza. Le analisi non lineari statiche prevedono due gruppi di distribuzioni di forze: il gruppo 1 consente di applicare forze proporzionali a quelle statiche equivalenti solo in presenza di un modo di vibrare principale con massa partecipante superiore al 75%; alternativamente forze proporzionali a quelle risultanti da un’analisi dinamica lineare con massa complessiva non inferiore all’85%. Le analisi lineari dinamiche (2) sono invece sempre applicabili, eccezion fatta per strutture con sistema di isolamento alla base non rappresentabile mediante un modello lineare equivalente (par. 7.3.4.1 delle NTC 2018): in questo caso, è infatti obbligatoria l’applicazione di analisi non lineari dinamiche (4), per le quali è comunque prescritto un confronto con i risultati di un’analisi lineare dinamica (2).

2. Analisi dinamica lineare: perché è sempre possibile?

Si vuole ora ragionare sul motivo per cui le analisi lineari dinamiche risultano sempre applicabili, o comunque i loro risultati rappresentano un imprescindibile confronto con quelli delle analisi non lineari dinamiche per strutture con sistema di isolamento alla base non rappresentabile mediante un modello lineare equivalente.

L’obiettivo può essere perseguito tenendo in considerazione:

  1. I teoremi fondamentali dell’analisi limite, in particolare quello statico;
  2. Il concetto di verifica strutturale in condizioni sismiche, che esula dal concetto di verifica tensionale.
2.1. Verifiche strutturali di strutture dissipative in condizioni sismiche

La progettazione agli Stati limite ultimi per azioni sismiche fa riferimento agli stati limite di salvaguardia della vita (SLV) e di collasso (SLC), così definiti al paragrafo 3.2.1 delle NTC 2018:

  1. Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali;

Formazione del meccanismo di collasso in una trave doppiamente incastrata.

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