Le NTC2018 al paragrafo §7.2.3, in merito all’utilizzo di elementi secondari, in fase di progettazione, riportano quanto segue.
“Alcuni elementi strutturali possono essere considerati secondari; nell’analisi della risposta sismica, la rigidezza e la resistenza alle azioni orizzontali di tali elementi possono essere trascurate. Tali elementi sono progettati per resistere ai soli carichi verticali e per seguire gli spostamenti della struttura senza perdere capacità portante”.
La norma non fornisce indicazioni in merito a quali elementi possano essere considerati secondari.
Il progettista a priori deve decidere arbitrariamente che alcuni elementi del modello di calcolo si comportino come secondari e di conseguenza adottare opportune scelte di modellazione.
Qualora gli impalcati siano rigidi, in IperSpace BIM, è necessario modificare le condizioni di vincolo, da incastro a cerniera, per permettere il passaggio da elemento sismo-resistente ad elemento secondario: venendo meno la trasmissione dei momenti flettenti, l’elemento on questione è deputato a resistere solo ai carichi gravitazionali.
In presenza di impalcati deformabili la modifica dei vincoli non è più sufficiente; si pensi alle travi di piano: sicuramente non assorbiranno più momento flettente agli appoggi ma saranno comunque soggette allo sforzo normale derivante dall’applicazione dell’azione sismica.
Completata la modellazione, effettivamente gli elementi secondari del modello si comporteranno come tali. Non c’è, però, nessuna garanzia che nella realtà non siano soggetti ad azione sismica, a meno che non si adottino tutta una serie di accorgimenti di dettaglio costruttivo che effettivamente realizzino il vincolo cerniera, così come ipotizzato nel modello.
La soluzione migliore è quella di non introdurre nessuna ipotesi iniziale e modellare la struttura così come sarà realizzata in cantiere, senza nessuna introduzione di cerniere nel modello di calcolo. Infatti, se l’elemento in questione è secondario non assorbirà nessuna sollecitazione sismica a prescindere.
Si avrà quindi la certezza ingegneristica che le sollecitazioni cui è soggetto sono solo quelle derivanti dall’applicazione dei carichi gravitazionali.
Tale considerazione deriva dal fatto che se effettivamente l’elemento si comporta come secondario, senza nessuna ipotesi iniziale, con o senza sisma, l’impegno in termini di sollecitazione deve essere lo stesso.
Le NTC2018 sempre al paragrafo §7.2.3, riportano ancora: “In nessun caso la scelta degli elementi da considerare secondari può determinare il passaggio da struttura “irregolare” a struttura “regolare”, né il contributo totale alla rigidezza ed alla resistenza sotto azioni orizzontali degli elementi secondari può superare il 15% dell’analogo contributo degli elementi primari.”
Qualora si voglia perseguire comunque la strada della definizione di elemento secondario è necessario controllare la variazione di rigidezza, costruendo due modelli di calcolo differenti e valutando i periodi di vibrazione della struttura.
Ricordando la definizione di periodo di vibrazione:
con m massa della struttura e K la sua rigidezza, si ha rispettivamente per un primo modello senza la presenza di elementi secondari [1] e per un secondo modello in cui, attraverso la modifica di vincoli interni, si è stabilito la presenza di tali elementi [2]:
Ricavando il valore della massa m da entrambe le relazioni e imponendo che sia uguale per i due modelli si ottiene:
Indicata con ∆K la variazione di rigidezza si può scrivere:
Da quest’ultima operazione è possibile ottenere una formulazione utile per la valutazione della variazione di rigidezza tra i due modelli:
Se effettivamente tale disuguaglianza è verificata, allora, così come specificato dalla normativa, è possibile analizzare direttamente il secondo modello di calcolo, nel quale sono stati definiti e inseriti gli elementi secondari.
Anche in questo caso è opportuno fare attenzione alla presenza di impalcati deformabili: una trave, infatti, da incastrata ad incernierata non modifica sensibilmente la rigidezza complessiva della struttura ed erroneamente si conclude che tale elemento sia secondario.
In realtà l’elemento in questione è sollecitato da uno sforzo normale dovuto al sisma, tutt’altro che trascurabile.
A valle di quando detto la soluzione migliore e più cautelativa resta sempre quella di modellare la struttura così come sarà realizzata in situ: saranno i risultati delle analisi di calcolo a stabilire la domanda sismica di ogni singolo elemento e quindi discriminare gli elementi secondari da quelli primari.
