Vincolare o deformare la base di un edificio a sistema duale telaio-muro può cambiare la sua categoria normativa. In un prototipo di nove piani in cemento armato, il passaggio dai modelli a base vincolata a quelli a base flessibile ribalta l’equilibrio delle forze sismiche tra muri e telai e, con esso, la classificazione prevista da Eurocodice 8: dal duale equivalente a muri al duale equivalente a telai, fino a configurazioni dominate dai telai.
Lo studio, condotto da Besar Abdiu, Julijana Bojadjieva e Lisa M. Star e pubblicato su Geotechnics (vol. 6, articolo 62, doi 10.3390/geotechnics6030062), indaga un territorio poco frequentato dalla pratica antisismica: le conseguenze dell’interazione suolo-struttura (SSI) oltre la risposta globale, fino alla classificazione codificata dei sistemi.
Nove piani, due vincoli di base, tre famiglie di analisi
Il banco di prova è un edificio prototipo in cemento armato di nove piani, organizzato come sistema duale telaio-muro. La stessa geometria viene esaminata in due versioni di modello, a base vincolata e a base flessibile, per isolare l’apporto dell’interazione suolo-struttura. Su entrambe le impostazioni si estendono tre livelli di indagine in complessità crescente: analisi lineari elastiche, analisi statiche non lineari di tipo pushover e analisi dinamiche non lineari con storie temporali.
La doppia chiave di lettura, modellistica e analitica, consente di seguire su più piani di verifica come l’apporto relativo dei due sottosistemi si sposti al variare della deformabilità in fondazione.
Le azioni sismiche migrano dai muri verso i telai
L’esito più netto riguarda la spartizione della domanda. L’interazione suolo-struttura induce una ridistribuzione significativa delle forze sismiche: il contributo dei muri di taglio si riduce, il ruolo dei telai cresce. La deformabilità introdotta alla base modifica infatti le rigidezze relative con cui i due sottosistemi si dividono l’azione, e con la ripartizione cambia anche il carattere del meccanismo resistente globale.
Per un sistema duale non è un dettaglio. La classificazione secondo Eurocodice 8 dipende proprio da quale dei due sottosistemi guida la risposta, quindi ogni spostamento di equilibrio interno si ripercuote sulla qualifica normativa della struttura.
Il cambio di classificazione secondo Eurocodice 8
Con la base resa flessibile, il prototipo abbandona la qualifica di duale equivalente a muri. La classificazione slitta verso il duale equivalente a telai e, nei casi più marcati, verso un comportamento dominato dai telai.
Dove il modello incorpora l’interazione suolo-struttura, il sistema duale telaio-muro cessa di qualificarsi come equivalente a muri e viene riclassificato come equivalente a telai, o come dominato dai telai.
Le ricadute restano sul piano del dimensionamento: fattore di comportamento e ipotesi di distribuzione delle forze vanno calibrati su una tipologia che, a fine catena di calcolo, non coincide più con quella classificata a base vincolata.
Perché con ASCE/SEI 7-16 lo scarto si attenua
Il confronto con il riferimento statunitense ASCE/SEI 7-16 restituisce variazioni di classificazione meno pronunciate. La differenza non dipende dalla risposta della struttura ma dai limiti di definizione dei sistemi, nella normativa americana più ampi: fasce così larghe tollerano meglio gli spostamenti di equilibrio tra muri e telai, che raramente attraversano la soglia di una categoria all’altra.
Una variabile da governare in modo coerente
Dallo studio discende un’indicazione precisa: l’interazione suolo-struttura merita un trattamento coerente, tanto nell’analisi quanto nella classificazione del sistema. Se il modello tiene conto della deformabilità della base ma la tipologia resta quella dello schema a base vincolata, fattore di comportamento e distribuzione delle forze vengono fissati su una configurazione che non corrisponde alla struttura effettivamente analizzata.
Per chi projetta su fondazioni deformabili, la questione esce dal perimetro della sola modellazione geotecnica. Tocca la scelta della tipologia strutturale, il fattore di comportamento e le assunzioni sulla distribuzione delle forze, cioè i parametri che la classificazione codificata condiziona direttamente.
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