Per la validazione del codice di calcolo del software IperWall BIM si è fatto riferimento al documento tecnico “Uso dei software di calcolo nella verifica sismica di edifici in muratura”, Versione 1 – Novembre 2020 pubblicato da ReLUIS (Rete dei laboratori universitari di ingegneria sismica).
In particolare, di seguito, per la valutazione dell’affidabilità del codice di calcolo non lineare, si farà riferimento alla struttura Benchmark nr. 4, un edificio tridimensionale, di altezza complessiva pari a 6.44 m, a due piani in muratura ordinaria costituito da pareti portanti di spessore pari a 0.25 m e solai in calcestruzzo.
La configurazione analizzata è quella caratterizzata da pareti cieche in direzione y e pareti con disposizione non simmetrica delle aperture in direzione X. Pianta e prospetto dell’edificio analizzato sono riportate di seguito.
In questo specifico caso sono stati confrontati i risultati ottenuti da IperWall BIM con quelli di altri otto software commerciali, in termini di curva di pushover globale. Ulteriori informazioni relative ai programmi di calcolo sono disponibili all’interno del documento originale.
Le caratteristiche della muratura che costituisce la struttura portante dell’edificio sono riportate nella tabella seguente. Si tenga presenta che IperWall BIM non considera il degrado progressivo della rigidezza durante l’analisi; pertanto, si è fatto riferimento direttamente alla condizione di sezione fessurata.
Il calcolo, l’analisi e i successivi confronti dei risultati sono stati condotti nell’ipotesi di solai rigidi nel proprio piano, ipotesi non presente nel software.
Pertanto, così come suggerito all’interno del documento, per i solai si sono assunte le proprietà di rigidezza equivalenti a una soletta piena di calcestruzzo (classe C25/30) di spessore pari a 0.2 m. Le caratteristiche meccaniche, in questo caso, sono state calcolate secondo le formulazioni presenti all’interno delle NTC 2018, come riportato nella tabella successiva.
La distribuzione di forze scelta è quella proporzionale alle masse (Distribuzione del Gruppo 2, secondo la definizione delle NTC).
L’analisi è condotta in controllo di spostamento e il documento fissa a 0.04 m il massimo spostamento umax ammissibile, con riferimento al secondo piano dell’edificio. Affinché ci si ponesse nelle stesse condizioni, è stato fissato, all’interno delle proprietà del calcolo, pari a 0.006 il drift di piano (rapporto tra spostamento e altezza della parete), in caso di rottura a pressoflessione allo SLC (rapporto che le NTC fissano a 0.01).
Tale valore è stato ottenuto, in via approssimata, assumendo che la parete si deformi rigidamente: noto lo spostamento massimo umax, pari a 0.04 m, e l’altezza totale della struttura H, pari 6.44 m, è stato calcolato il rapporto umax/H=0.006; tale valore rappresenta il drift massimo allo SLC per pressoflessione. Tutti i coefficienti parziali di sicurezza dei materiali e delle azioni sono stati posti pari all’unità.
Primo confronto
La prima configurazione oggetto di confronto è data dal caso A: i cordoli sono assenti e, dunque, le fasce non risultano accoppiate a elementi in grado di resistere a trazione.
La figura seguente mostra una sovrapposizione tra la curva di capacità, taglio V – spostamento d, in direzione X ottenuta in IperWall BIM (tratto rosso) e la Figura 55 del documento ReLuis; quest’ultima relativa alle curve di capacità ottenute per la stessa struttura e a parità di condizioni con gli altri software di calcolo.
Si può notare come la curva ottenuta si inserisca all’interno del fascio formato dalle altre.
Secondo confronto
La seconda configurazione (caso C del documento Reluis), prevede la presenza di cordoli in c. a., volti a garantire resistenza a trazione alle fasce murarie.
La geometria della struttura e le caratteristiche meccaniche della muratura sono analoghe al caso precedente; i cordoli invece sono costituiti da travi in calcestruzzo C25/30 di dimensione pari a 0.25 x 0.25 m2 armate con 2+2Φ16 longitudinali (due all’estradosso e due all’intradosso) e staffe a 2 braccia Φ10 passo 0.2 m. Il valore del copriferro è stato assunto pari a 3 cm. La classe di resistenza dell’acciaio è B450C e, anche in questo caso, il fattore di confidenza FC è pari all’unità. Trattandosi di analisi non lineare su struttura esistente, così come specificato dalla Circolare Applicativa 2019, non si applicano alle resistenze dei materiali (nel caso specifico acciaio e calcestruzzo) i coefficienti parziali di sicurezza.
La figura successiva è stata ottenuta sovrapponendo la curva di pushover in direzione X ottenuta in IperWall BIM con quelle riportate all’interno del documento di riferimento (Figura 55).
Si noti come, anche in questo caso, la curva rossa si allinea alle altre, soprattutto in termini di rigidezza iniziale e taglio massimo. Per quanto riguarda lo spostamento ultimo, pari a circa 18 mm, si deve osservare che tra i diversi software c’è una maggior dispersione tra i risultati ottenuti: il principale motivo è da imputare al fatto che si è fissata a 0.8 la percentuale di taglio massimo in corrispondenza della quale arrestare l’analisi e definire, di conseguenza, lo stato limite di collasso della struttura, coerentemente con le prescrizioni di normativa.
Qualora non si tenga conto dell’abbattimento della resistenza massima, lo spostamento finale si attesta a 15.7mm, analogamente a quanto succede per i risultati ottenuti dalla metà dei software. Si riporta testualmente: “la maggiore differenza sul parametro du è imputabile all’adozione di formulazioni differenti per il calcolo della capacità deformativa e ad alcune discrepanze nelle modalità di collasso predette dai software per specifici pannelli murari” (§5.6.3 del documento Reluis).
L’avanguardia del calcolo strutturale
Con IperWall BIM è possibile eseguire il calcolo non lineare di strutture in muratura e miste, nuove ed esistenti; il software consente le verifiche di sicurezza globali e locali, ed è conforme alle prescrizioni delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 e relativa Circolare applicativa.
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