Dopo aver analizzato i criteri di progettazione in zona sismica delle strutture in acciaio controventate, in questo articolo verranno esaminate le regole progettuali, relative alle strutture controventate. In linea generale, si può affermare che le strutture controventate resistono alle forze sismiche, attraverso un regime di sforzi assiali; per effetto dell’azione orizzontale, alcune diagonali saranno soggette a trazione, altre a compressione. La disposizione dei controventi può essere tale che questi risultino concentrici o eccentrici.
Le strutture controventate: tipologie e comportamenti
Come riportato dalle NTC 2018 (paragrafo 7.5.2.1), nelle strutture con controventi concentrici, “le forze orizzontali sono assorbite principalmente da membrature soggette a forze assiali. In queste strutture le zone dissipative sono principalmente collocate nelle diagonali tese. Pertanto, possono essere considerati in questa tipologia solo quei controventi per cui lo snervamento delle diagonali tese precede il raggiungimento della resistenza delle aste strettamente necessarie ad equilibrare i carichi esterni” . In fase di calcolo, per le strutture controventate, si trascura il contributo delle diagonali compresse, ipotizzando che per una fissata direzione reagiscano solo le diagonali orientate in modo tale da risultare tese.
Affinché si ottenga tale comportamento, le aste tese devono plasticizzarsi prima che quelle compresse si instabilizzino. I controventi concentrici, a loro volta come riportato dalle NTC 2018, possono essere suddivisi in:
- controventi con diagonale tesa attiva, in cui la resistenza alle forze orizzontali e le capacità dissipative sono affidate alle aste diagonali soggette a trazione;
- controventi a V, in cui le forze orizzontali devono essere assorbite considerando sia le diagonali tese che quelle compresse. Il punto d’intersezione di queste diagonali giace su di una membratura orizzontale che deve essere continua;
- controventi a K, in cui il punto d’intersezione delle diagonali giace su una colonna. Questa categoria non deve essere considerata dissipativa, poiché il meccanismo di collasso coinvolge la colonna.
Con la sola eccezione delle diagonali, tutti gli elementi delle strutture controventate devono avere un comportamento elastico sino al collasso della struttura; pertanto, affinché si sviluppi pienamente il meccanismo dissipativo, le travi devono avere capacità sufficiente a rispondere alla domanda che si sviluppa una volta che le diagonali tese si sono plasticizzate e quelle compresse instabilizzate.
Nel dettaglio, “per garantire un comportamento dissipativo omogeneo delle diagonali all’interno della struttura, i valori massimo e minimo dei coefficienti Ωi = = Npl,Rd,i /NEd,i, dove Npl,Rd,i è la capacità a sforzo normale della i-esima diagonale e NEd,i la domanda a sforzo normale per la combinazione sismica, calcolati per tutti gli elementi di controvento in cui si attende la formazione di zone dissipative, devono differire non più del 25%”.
Per quanto riguarda le travi e i pilastri, in un’ottica di applicazione di gerarchia delle resistenze, la domanda si calcola come:
NEd = NEd,G + 1.1 ∙ γov ∙ Ω ∙ NEd, E
MEd = MEd,G + 1.1 ∙ γov ∙ Ω ∙ MEd, E
essendo Ω il minimo valore tra tutti gli Ωi
Nelle strutture controventate a V, invece la domanda delle travi si calcola considerando che la sollecitazione delle diagonali tese sia pari propria alla loro capacità Npl,Rd e nelle diagonali compresse pari a γpb ∙ Npl,Rd, in cui il coefficiente γpb=0,3 permette di stimare la capacità residua a seguito dell’instabilizzazione della diagonale.
La verifica consiste nel controllare che risulti:
NEd ≤ Nb,Rd (MEd)
dove Nb,Rd (MEd) è la capacità nei confronti dell’instabilità che tiene conto anche dell’interazione con il momento flettente.
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