Progettazione e valutazione sismica di un edificio in acciaio di sedici piani

Nel caso di strutture MRF la filosofia del Capacity Design impone che la struttura non debba conseguire meccanismi di collasso poco dissipativi quali il collasso da “piano debole” caratterizzato dallo sviluppo di cerniere plastiche ad entrambe le estremità delle colonne che appartengono allo stesso piano, ma al contrario meccanismi che possano sviluppare la duttilità cinematica globale necessaria possa essere sviluppata con la minore domanda di rotazione inelastica nelle cerniere plastiche.
La duttilità rappresenta la capacità di esibire deformazioni inelastiche e viene considerata, nelle attuali normative, attraverso la definizione dei fattori di struttura che consentono di operare una riduzione dell’azione sismica di riferimento in funzione delle capacità dissipative della struttura in oggetto. Le deformazioni plastiche sono concentrate in particolari componenti, dette zone dissipative, che devono fornire un livello di duttilità locale compatibile con quello previsto in fase di progetto, mentre le rimanenti parti della struttura, dette zone non dissipative, devono presentare un comportamento essenzialmente elastico, e pertanto vanno progettate con un sufficiente grado di sovraresistenza. A tale proposito, il criterio comunemente riconosciuto alla base della progettazione sismica, noto con il nome di Capacity Design si basa sui seguenti criteri fondamentali:
- Le zone dissipative vanno progettate in funzione delle sollecitazioni derivanti dall’analisi della struttura sotto le azioni sismiche di progetto e garantendo le proprietà di duttilità assunte alla base della progettazione sismica;
- Le zone non dissipative vanno progettate in funzione delle massime azioni che le zone dissipative sono in grado di trasmettere dopo aver soddisfatto l’intera richiesta di duttilità.
Come detto sopra con il fine di raggiungere questa condizione ultima, la condizione di collasso ideale è un meccanismo di tipo globale così definito perché l’energia in ingresso trasmessa dal terremoto è dissipata in tutti i piani mediante deformazioni cicliche flessionali inelastiche che coinvolgono tutte le travi e la base delle colonne al solo piano terra. A parità di spostamento laterale in sommità, la domanda di rotazione nelle cerniere plastiche in caso di piano soffice è più alta rispetto a quella richiesta nel caso del meccanismo globale. Così facendo il piano soffice induce una concentrazione del danno ad un certo piano che può portare ad una domanda di rotazione superiore alla capacità rotazionale disponibile nella sezione trasversale. Rispetto al meccanismo di “piano debole”, quello globale è molto favorevole poiché le cerniere plastiche nelle travi sono più duttili di quelle che si formano nelle colonne a causa del ridotto valore dello sforzo assiale in esse agenti.