Villa isolata su tre elevazioni e piano seminterrato

L’edificio ha un volume totale di 1583 m³  e si articola in un piano seminterrato, in un soprastante piano destinato alla zona  giorno e nell’ulteriore piano soprastante destinato alla zona notte; da qui, attraverso botola , si può accedere al vano sottotetto non abitabile. La copertura è a tre falde con travi e pilastrini in profilati tubolari di acciaio.

Gli interpiani sono : 3 m al piano seminterrato, 3,20 m al piano terra ( zona giorno) ed al  primo piano (zona notte) mentre è variabile da 1,40 m a 2,75 m al piano sottotetto. La struttura è irregolare sia in altezza che in elevazione .  In pianta, il lato più lungo si riduce dal valore di 18,50 m del piano seminterrato al valore di 14,35 m del piano terra ;  due delle pilastrate vengono interrotte alla quota di impalcato del seminterrato, le altre continuano. La pianta inoltre ha un restringimento di 4,15m secondo la direzione  ortogonale a quella del suddetto  lato lungo, e si estende a tutti i livelli. Si riportano i disegni schematici del manufatto:

Si osservi la pianta della scala interna che collega il seminterrato al piano terra. E’ in latero cemento ed è  composta da due rampe ruotate tra loro orizzontalmente di 180° e  connesse da un pianerottolo “a ventaglio” su cui sono ricavate ulteriori alzate.
Anche la scala interna che collega il piano terra al primo presenta  un pianerottolo “a ventaglio” ma ha struttura in acciaio.

La struttura è caratterizzata  dalla assenza di piante  “compatte” e nello suo sviluppo in altezza si hanno due pilastrate che vengono interrotte in corrispondenza dell’impalcato di copertura della zona giorno. Considerando che Iperspace esegue una analisi simica  lineare, le irregolarità sono state messe in conto attraverso il fattore di struttura “q” il cui valore limite, relativo allo SLV è calcolato con la relazione q_lim = q_o۰ kr . Poiché la nostra struttura è irregolare in altezza, al  fattore Kr  si è assegnato il valore 0,8 ; a q_o abbiamo attribuito il valore 2 proposto dalla tabella 7.3.II delle NTC2018, in considerazione del fatto  che  la struttura è progetta in CD”B” e avendo ipotizzato la deformabilità torsionale ; ipotesi che si è  rivelata corretta, visto che il rapporto r²/ls², al piano terra, è risultato pari a 0,735 <1.

Iperspace  a valle dell’analisi dei modi di vibrare ha consegnato il relativo tabulato mostrando che per ciascuna delle 4 posizioni delle masse, il numero di frequenze  prese in conto, è stato adeguato ad eccitare una percentuale di massa superiore al 90% ,maggiore delll’85% , valore ritenuto sufficiente dalle norme per considerare l’analisi significativa.

Situazione problematica sorta – Quale modello ?

In prima battuta, potremmo modellare la struttura così com’é. Iperspace ci restituirà tutti i modi di vibrare della struttura ( numero variabile a seconda del filtro masse impostato a 0,1% di default ). In effetti noi siamo interessati solamente ad alcuni di essi, quelli che riteniamo “significativi”, utili a comprendere se e come funziona la struttura. Nel nostro caso , ad esempio, ho eseguito un primo calcolo modellando tutto così come si trova nell’architettonico.  Per eccitare più dell’85% della massa, ho dovuto chiedere ad Iperspace di estrarre 175 modi . Di questi, lasciando il filtro masse di default, ll software ne ha filtrate un numero variabile in un range compreso tra 50 e 70, secondo la posizione delle masse.

Come ci aspettavamo, il numero di frequenze da estrarre per raggiungere la percentuale di massa eccitata maggiore dell’85%  è stato molto inferiore; i modi filtrati sono stati al massimo 12, per le varie posizioni delle masse. Qui,  i modi che trascinano nel moto la maggior percentuale di massa sono all’interno delle prime tre frequenze. La nuova scelta di quota per il piano sismico risolve anche la  “deformabilità torsionale” ipotizzata e verificata nel primo modello.

Soluzione –  Le osservazioni precedenti hanno posto l’accento sull’importanza delle scelte operate a monte del calcolo. Se il secondo modello riduce drasticamente i modi “locali” di vibrare, d’altro canto , ai fini sismici, ritiene che tutta la parte di struttura occupata dal seminterrato sia suolo. Il primo modello, al contrario, ai fini sismici, ritiene che il terreno occupato dal seminterrato non esista proprio. In ogni caso, ambedue i modelli portano in conto le spinte del terreno contro le pareti interrate, nelle apposite combinazioni di carico. Considerato che il volume seminterrato emerge per più del 40%  ; che  durante i lavori il terreno in corrispondenza alla parte di struttura interrata verrà rimaneggiata perdendo l’originaria struttura; che le pareti del seminterrato sono presenti in misura limitata nel suo perimetro,  si è ritenuta troppo ottimistica la seconda ipotesi di modellazione , con piano sismico ad altezza di impalcato del seminterrato; il modello utilizzato, pertanto, è stato quello della prima ipotesi.