La Gerarchia delle Resistenze nella Progettazione Antisismica nelle Nuove Norme Tecniche



Di il 29 September 2009

Per Gerarchia delle Resistenze (o capacity design come spesso citato nella letteratura tecnica americana) si intende l’insieme di regole da seguire nella progettazione degli elementi strutturali (travi, pilastri, nodi..) in base al comportamento e all’importanza che essi assumono nella costruzione.

La gerarchia delle resistenze consiste nell’assegnare, in fase di progetto, una resistenza differenziata ai diversi elementi strutturali, in modo che il cedimento di alcuni preceda e quindi prevenga quelli di altri. Si vuole che i nodi trave/pilastro rimangono sempre nel campo elastico in quanto difficili da riparare nel caso di danno, mentre si preferisce la rottura di elementi trave rispetto ai pilastri per evitare il collasso. Quelli da proteggere, sono gli elementi il cui “cedimento” è critico nei confronti del collasso globale della struttura: esempio tipico i pilastri di un edificio. Il cedimento dei pilastri viene impedito fornendo ad essi una resistenza (di poco) superiore a quella delle travi che su di essi si innestano. Il criterio ora esemplificato con riferimento ai pilastri si estende a tutti gli altri elementi e meccanismi il cui cedimento è necessario evitare.

Vediamo perché il criterio della gerarchia delle resistenza, adottato da più di due decenni dalle norme sismiche internazionali di USA, Nuova Zelanda, Messico, ed oggi universalmente diffuso è cosi importante.

Lo studio degli eventi catastrofici provocati da terremoti, negli ultimi decenni hanno condotto ad affermare di un concetto fondamentale nel campo dell’ingegneria sismica, ossia qualsiasi struttura deve essere in grado di dissipare l’energia che il sisma trasmette alle masse strutturali. Questo è l’unico modo possibile per evitare il ripetersi di eventi catastrofici in termini di perdita di vite umane.

E’ dimostrato che le strutture progettate, sulla base delle recenti normative sismiche, posseggono margini di resistenza che consentono loro di resistere senza collasso ad azioni sismiche di livello ben superiore a quello di progetto. Questi margini derivano sostanzialmente dall’applicazione in fase progettuale di due criteri fondamentali che stanno alla base di una progettazione, finalizzata ad ottenere un preciso meccanismo di plasticizzazione altamente dissipativo: la gerarchia delle resistenze e le regole di duttilita’.

Nella letteratura tecnica internazionale, la progettazione che tiene conto sia della gerarchia delle resistenze che delle regole di duttilità prende il nome di capacity design, che costituisce l’oggetto della presente ricerca.

In particolare i meccanismi di collasso fragile o altri meccanismi indesiderati (come ad esempio la rottura a taglio, il collasso di collegamenti trave-colonna, plasticizzazione delle fondazioni o di un qualsiasi altro elemento che avrebbe dovuto restare elastico) devono essere evitati definendo le sollecitazioni di progetto in particolari zone mediante condizioni di equilibrio che tengano conto della formazione delle cerniere plastiche e del relativo aumento di resistenza nelle zone adiacenti. Le cerniere plastiche devono essere distribuite lungo tutta la struttura senza che si concentrino su un unico impalcato e devono svilupparsi, con un’adeguata sicurezza, solo sulle travi e non lungo le colonne, eccetto che alla base dell’edificio.

Ho trovato sul sito della  STS Srl, nota azienda di software di progettazione antisismica, una interessante presentazione con 50 slide, redatte da docenti dell’Università di Catania, che illustrano in modo chiaro il criterio della gerarchia delle resistenze;

Le regole di duttilità consistono nel progettare gli elementi strutturali in modo tale che il loro “cedimento” avvenga nei termini di seguito precisati. Per cedimento si intende il raggiungimento ed il superamento, da parte di un elemento strutturale, della fase di comportamento elastico e quindi reversibile, per entrare in quello delle deformazioni cicliche ripetute e di grande ampiezza in campo plastico. La capacità di deformazione plastica, e quindi di resistenza oltre i limiti elastici, viene detta duttilità. Per garantire la duttilità globale della struttura le zone dove potenzialmente possono formarsi cerniere plastiche devono possedere grandi capacità di compiere rotazioni plastiche. L’obiettivo di questo criterio è quello di consentire che tali deformazioni siano sopportate dagli elementi strutturali senza che essi perdano la loro integrità e la loro funzione statica, e va sotto il nome di regole di duttilità.

Entrambi i criteri (la gerarchia delle resistenze e le regole di duttilita’), sono codificati da più di due decenni nelle norme sismiche internazionali di USA, Nuova Zelanda, Messico. A livello europeo è stato predisposto, e votato favorevolmente da tutti i Paesi Membri, Italia compresa, un sistema integrato di norme (Eurocodice 8, ovvero EC8) per la progettazione antisismica di strutture nuove (edifici, ponti, serbatoi, torri, fondazioni, opere geotecniche) e per la valutazione della sicurezza e l’adeguamento di strutture esistenti. I principi e i metodi adottati dall’EC8, dall’Ordinanza Ministeriale n.3274 del maggio 2003 e quindi dalle Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni DM 14 Gennaio 2008, sono in armonia con i criteri del capacity design.

Sorgenti e spunti per l’Articolo:
Introduzione Tesi di Pasquale Lionetti
Post su Forum di Marco Bozza
Gerarchia delle Resistenze Wikipedia

 

Tags: ,

One Response to La Gerarchia delle Resistenze nella Progettazione Antisismica nelle Nuove Norme Tecniche

  1. [...] mentalità, Principi come distinguerli, La norma è perfetta?, Elementi principali e secondari, Gerarchia delle resistenze, Elenco Elaborati, Uso Codici di calcolo, Analisi, verifiche e accettazione dei risultati, Per [...]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *