Nell’effettuare un calcolo sismico di una struttura, molto spesso, si ricorre alle ipotesi di impalcato rigido nel proprio piano: in tal modo l’onere di calcolo si riduce notevolmente poiché si riducono a tre i gradi di libertà dell’intero implacato (due traslazioni orizzontali e una rotazione intorno all’asse verticale).
Tale semplificazione comporta che lo spostamento orizzontale risulta essere lo stesso per tutti i punti dell’implacato o, analogamente, presi due punti, la loro distanza, a deformazione avvenuta resta immutata.
L’ipotesi di impalcato rigido, continuo e indeformabile, tale da costituire un vincolo tra i vari nodi della struttura, fa sì che l’azione sismica si ripartisca sugli elementi struttura in base alla loro rigidezza e non per aree di scarico dei solai, come avverrebbe in caso di impalcato deformabile.
L’analisi strutturale risulta molto più semplice, poiché è possibile considerare per ogni impalcato direttamente l’azione sismica complessiva, che risulta proporzionale alla massa dell’impalcato stesso.
La normativa fornisce delle indicazioni affinché un impalcato possa considerarsi rigido nel proprio piano.
Si tratta di indicazioni qualitative, piuttosto che quantitative. Infatti, come riportato al §7.2.6.: “a meno di specifiche valutazioni e purché le aperture presenti non ne riducano significativamente la rigidezza, gli orizzontamenti piani possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano medio a condizione che siano realizzati in calcestruzzo armato, oppure in latero-cemento con soletta in calcestruzzo armato di almeno 40 mm di spessore, o in struttura mista con soletta in calcestruzzo armato di almeno 50 mm di spessore collegata agli elementi strutturali in acciaio o in legno da connettori a taglio opportunamente dimensionati.”
Un’ ulteriore precisazione è riportata al §C7.2.6 della Circolare Applicativa: “gli orizzontamenti devono essere dotati di opportuna rigidezza e resistenza nel piano e essere collegati in maniera efficace alle membrature verticali che li sostengono, affinché possano assolvere la funzione di diaframma rigido ai fini della ripartizione delle forze orizzontali tra le membrature verticali stesse.
Particolare attenzione va posta quando abbiano forma molto allungata o comunque non compatta; in quest’ultimo caso, occorre valutare se le aperture presenti, specie se localizzate in prossimità dei principali elementi resistenti verticali, non riducano significativamente la rigidezza. “
La norma da un lato fornisce indicazioni sulla geometria dell’impalcato e dall’altro indica le tecnologie costruttive e le dimensioni minime di validità dell’ipotesi di infinita rigidezza nel piano.
Un forte restringimento della pianta dell’impalcato fa sì che si creino delle zone più deboli, che risultano maggiormente deformabili.
Ad una deformazione più accentuata in alcuni punti, corrisponde una variazione di forma dell’impalcato stesso.
A meno di particolari accorgimenti che evitino l’insorgete di sollecitazioni eccessive nei punti più deboli, l’impalcato non si sposterà rigidamente e l’attendibilità dell’ipotesi di indeformabilità del piano risulta compromessa.
La norma fornisce delle indicazioni di carattere generale: andrebbe verificato, caso per caso, che sussistano le condizioni affinché l’impalcato non si deformi eccessivamente nel proprio piano. Basti pensare al caso in cui gli elementi verticali irrigidenti non siano distribuiti uniformemente in pianta oppure, nel caso di strutture in muratura o a pareti, gli elementi portanti siano già molto rigidi, resistenti e ammorsati fra loro.
È sempre la Circolare del 2019 a stabilire che “gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano se, modellandone la deformabilità nel piano, le variazioni degli spostamenti di tutti i punti appartenenti al piano in esame non differiscono tra loro per più del 10%. Tale condizione può ritenersi generalmente soddisfatta nei casi specificati nelle NTC salvo porre particolare attenzione quando gli orizzontamenti siano sostenuti da elementi strutturali verticali (per es. pareti) di notevole rigidezza e resistenza.”
In IperSpace BIM è possibile intervenire sulle caratteristiche di rigidezza degli implacati in tre modi diversi:
- in fase di definizione dei singoli solai di piano:
- nella scelta delle proprietà del calcolo;
- nella caratterizzazione degli impalcati di calcolo.
Di default in IperSpace BIM, l’utente può scegliere di considerare deformabile:
- un solo campo di solaio mediante il check solaio deformabile, presente nelle proprietà dell’oggetto solaio tipo (Fig.1);
Fig.1 - un intero impalcato, agendo nelle proprietà degli implacati di calcolo (Fig.2);
Fig.2 - tutti gli impalcati della struttura, modificando il Tipo nella sezione Impalcati delle proprietà del calcolo (Fig.3).
In IperWall BIM invece ogni impalcato viene considerato con l’effettiva rigidezza, calcolata a partire dalla geometria e dalle caratteristiche dei materiali che lo costituiscono.
