I grattacieli e gli edifici alti richiedono soluzioni strutturali in grado di coniugare rigidezza laterale e capacità dissipativa, specie nei paesi a media-alta pericolosità sismica. Una delle configurazioni più studiate prevede l’abbinamento di travi di collegamento (outrigger) con controventi antisismici del tipo BRB (Buckling-Restrained Braces), capaci di assorbire energia senza subire instabilità a compressione. Il problema per il progettista è scegliere quante, dove e con quale rigidezza collocare questi elementi, senza dover esplorare un numero esponenziale di combinazioni con costose analisi non lineari.
Uno studio pubblicato su CivilEng (vol. 7, 2026) propone un metodo sequenziale che riduce drasticamente il carico computazionale, pur mantenendo una buona approssimazione delle soluzioni ottimali. Il lavoro, firmato da Hamid Nikzad e Shinta Yoshitomi, si basa su un algoritmo incrementale che assegna progressivamente la rigidezza dei BRB alle posizioni candidabili, selezionando a ogni passo quella che minimizza il massimo rapporto di deriva interpiano. La validazione è avvenuta su un modello benchmark a nove piani sviluppato in MATLAB, sottoposto all’accelerogramma del terremoto di El Centro (1940, componente NS).
Un algoritmo che evita l’esplosione combinatoria
Nell’approccio tradizionale, l’analisi di tutte le possibili disposizioni e rigidezze diventa rapidamente ingestibile all’aumentare dei piani. Il metodo proposto aggira l’ostacolo con una logica greedy: a ogni iterazione si aggiunge un contributo di rigidezza nella posizione che riduce al massimo le derive residue. I risultati mostrano che i pattern di posizionamento individuati dall’algoritmo coincidono con quelli emersi dalla ricerca combinatoria completa, con un risparmio significativo di risorse di calcolo.
Un dato interessante emerso dallo studio riguarda l’effetto dei vincoli imposti alla rigidezza dei BRB. Quando si limita il valore massimo che ogni controvento può raggiungere, la distribuzione della rigidezza lungo l’altezza dell’edificio diventa più graduale, producendo una riduzione più uniforme delle derive interpiano. Ciò suggerisce che sovradimensionare pochi punti non è quasi mai la scelta migliore: una diffusione più omogenea del contributo dissipativo può portare a performance migliori.
Ricadute pratiche per il progettista strutturale
Lo studio si inserisce in un contesto normativo che, per l’Italia, è definito dalle NTC 2018, le quali richiedono verifiche agli stati limite sia per edifici nuovi sia per interventi di adeguamento sismico. La possibilità di disporre di uno strumento che riduca i tempi di calcolo senza compromettere l’accuratezza costituisce un vantaggio operativo non trascurabile.
Il metodo sequenziale si presta a diverse applicazioni concrete:
- analisi parametriche rapide per esplorare l’effetto di diversi limiti di rigidezza o del numero di outrigger;
- fase di predimensionamento, prima di utilizzare software FEM commerciali per le verifiche dettagliate;
- confronto tra strategie di rinforzo alternative per edifici esistenti, tema centrale nel panorama italiano dove il 40% del patrimonio edilizio sorge in zone a media-alta pericolosità (classificazione OPCM 3274).
L’integrazione di questo approccio con flussi di lavoro BIM potrebbe accelerare ulteriormente l’adozione di sistemi ibridi outrigger-BRB nella pratica corrente.
Limiti e direzioni di sviluppo
Gli autori riconoscono che il modello benchmark utilizzato (nove piani) è ancora relativamente semplice e che l’analisi è stata condotta con un singolo segnale sismico. Per una validazione più robusta occorre estendere il metodo a registrazioni multiple e introdurre un’ottimizzazione multi-obiettivo, capace di considerare simultaneamente derive, accelerazioni e costi. Si tratta di uno snodo cruciale per rendere l’algoritmo utilizzabile in contesti progettuali reali, dove il sisma di progetto è definito da spettri normativi e non da un solo accelerogramma.
Ciononostante, il lavoro fornisce già un quadro metodologico concreto per il dimensionamento preliminare, riducendo il numero di analisi non lineari necessarie e offrendo al professionista una base di partenza ottimizzata da raffinare con gli strumenti abituali.
BOX TECNICO – DATI DELLO STUDIO
- Modello di validazione: struttura benchmark a 9 piani sviluppata in MATLAB
- Input sismico: accelerogramma El Centro 1940, componente NS
- Parametro di ottimizzazione: massimo rapporto di deriva interpiano (max inter-story drift ratio)
- Riduzione computazionale: numero di analisi non lineari drasticamente inferiore rispetto all’approccio combinatorio completo
- Vincolo esaminato: limiti di rigidezza dei BRB influenzano la distribuzione lungo l’altezza e la gradualità della riduzione delle derive
RIFERIMENTI
- DOI: 10.3390/civileng7030042
- Autori: Hamid Nikzad, Shinta Yoshitomi
- Rivista: MDPI Civil Engineering, Vol. 7, Pagine 42
- Anno: 2026
- Link: https://www.mdpi.com/2673-4109/7/3/42
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