Analisi strutturale di una struttura ospedaliera multipiano in acciaio in zona sismica

Il seguente lavoro di tesi è nato con l’obiettivo di analizzare e comprendere la progettazione strutturale di un edificio pluriplano in acciaio sismoresistente, trattando in particolare l’analisi e confronto di una generica struttura di tipo ospedaliero, ipotizzata con differenti impostazioni strutturali.
Gli eventi sismici che hanno colpito la nostra penisola negli ultimi decenni hanno riacceso i riflettori sull’importanza di una corretta progettazione delle strutture in zona sismica. L’impatto sociale e mediatico delle conseguenze catastrofiche di tali eventi, connesse all’estrema vulnerabilità del costruito e a progettazioni non idonee, hanno accelerato l’entrata in vigore delle moderne norme in materia di progettazione e verifica di strutture in zona sismica, introducendo il Capacity Design. Tale procedura mira a fornire uno strumento per la progettazione di strutture che siano capaci di esibire determinate prestazioni quando soggette ad azioni sismiche di diversa intensità, riguardando una verifica organica del comportamento del sistema, garantendo un comportamento non lineare delle strutture di tipo duttile e dissipativo. Il criterio di gerarchia delle resistenze, o capacity design, consiste nel garantire il meccanismo ultimo della struttura cui compete il livello di duttilità maggiore. Questo implica che il comportamento duttile, che offre una maggiore capacità di deformazione, è in genere il modo migliore per resistere all’azione dei terremoti.
Tradizionalmente in Italia si costruisce in calcestruzzo armato, materiale eterogeneo che contiene due materiali differenti, in continua interazione tra loro.
Il calcestruzzo offre resistenza a compressione, mentre l’acciaio reagisce a trazione, questa eterogeneità del materiale finito comporta una particolare attenzione nella progettazione sismoresistente di tipo duttile. Infatti una corretta progettazione comporta una idonea predisposizione degli elementi, soprattutto nei nodi, nonché, spesso, un incremento delle sezioni necessarie al corretto compimento dell’opera.
Le strutture in acciaio, invece, sono particolarmente adatte a garantire la possibilità di dissipazione dell’energia poiché l’acciaio come materiale presenta alta duttilità intrinseca, presenta più meccanismi duttili possibili negli elementi e nelle loro giunzioni, i meccanismi plastici locali sono facilmente riproducibili e le caratteristiche geometriche degli elementi sono affidabili. Inoltre, le strutture in acciaio sono normalmente leggere in confronto a quelle realizzate con altri materiali. Questo comporta che le forze sismiche, associate all’inerzia, quindi alla massa strutturale, si riducano automaticamente, portando, ad una riduzione del carico agente sulle fondazioni. Una corretta progettazione antisismica in acciaio prevede la predisposizione di elementi primari o dissipativi, definiti sistemi di controventamento, che hanno il compito di dissipare l’energia sismica agente sulla struttura, grazie al loro comportamento estremamente duttile.
In questo ambito si colloca la ricerca svolta. Nello specifico sono state condotte analisi statiche e dinamiche non lineari su una struttura spaziale di otto piani, ad uso ospedaliero, differenziando tre tipi di strutture dissipative, quali: controventi concentrici ad X, concentrici a V ed eccentrici. Questa analisi differenziata per tipologie strutturali ha permesso di comprendere e confrontare le risposte da un punto di vista di risposta dinamica ed economico.