Analisi critica dei metodi di analisi statica lineare e non lineare per la valutazione di edifici in muratura

L’analisi statica non lineare è ormai considerata una procedura di riferimento a livello professionale per la valutazione sismica di edifici esistenti in muratura, anche se l’uso di un’analisi non lineare comporta una sensibilità della risposta ai parametri di convergenza e, in alcuni casi, la non unicità della soluzione. Per queste ragioni l’analisi statica lineare avrebbe il vantaggio di una maggiore semplicità concettuale e della ripetibilità dei risultati, ma risulta molto spesso eccessivamente cautelativa. Lo scopo della presente ricerca è di analizzare criticamente i risultati derivanti dall’applicazione a semplici edifici in muratura dell’analisi statica lineare e di confrontarli con quelli dell’analisi statica non lineare, come definite nella nuova versione delle Norme Tecniche 2018. Si discuterà inoltre come le differenti tessiture murarie (regolari e irregolari) e le diverse scelte di modellazione (effetto flangia, modellazione esplicita delle fasce di piano) possano influenzare i risultati delle analisi.

Nel gennaio del 2018 il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti ha approvato l'Aggiornamento delle «Norme Tecniche per le Costruzioni» (NTC 18), e nel febbraio successivo è stata approvata la Circolare Applicativa (Circ. 19). Se confrontate con l'edizione precedente (NTC 08 e Circ. 09) si può osservare che sono state apportate modifiche significative ai metodi adottati per l’analisi sismica e per le verifiche di sicurezza degli edifici in muratura.

Lo scopo dell’articolo è applicare la procedura statica lineare, così come prevista nelle NTC 18 ai fini della verifica globale (i meccanismi locali non sono trattati nella presente ricerca) di edifici esistenti in muratura e poi confrontare questi risultati con quelli derivanti dall'analisi statica non lineare (analisi di pushover).

Le procedure sopra citate sono state applicate ad un semplice caso studio di tre piani fuori terra, rappresentativo delle costruzioni in muratura presenti in Italia. Il caso studio, descritto nella Sezione 3, è stato modellato usando l'approccio a telaio equivalente, successivamente sono state indagate le conseguenze derivanti da diverse ipotesi:

1. modellare esplicitamente le fasce di piano oppure trascurarne il contributo (maschi connessi tra loro tramite bielle);
2. tenere conto o meno del contributo derivante dall'effetto flangia fra i muri ortogonali.

I risultati principali sono presentati nella Sezione 4, e sono in linea con quanto recentemente discusso in altre ricerche critiche nei confronti dell’analisi lineare se usata per la valutazione sismica di edifici esistenti in muratura (Manzini et al. 2018, Morandi et al. 2019). Si può osservare infatti che solo operando certe scelte di modellazione i risultati ottenuti dall’analisi lineare sono confrontabili con quelli dell’analisi statica non lineare, ancorché comunque più cautelativi.
Tali ipotesi però sono poco corrispondenti con il comportamento reale, e questo rende l’analisi statica lineare puramente convenzionale.

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Analisi statica lineare e non lineare secondo le nuove Norme Tecniche per Costruzioni

Lo scopo di una valutazione sismica è quello di valutare se la capacità sismica di un edificio è più alta della domanda sismica nello specifico sito.

L’analisi statica non lineare, ha come parametro di riferimento lo spostamento di un nodo di controllo o di una opportuna combinazione di nodi (perché sia rappresentativa della risposta strutturale), questo spostamento diventa quindi il riferimento della capacità globale dell'edificio analizzato. La verifica consiste nel valutare se la massima domanda di spostamento (tenendo conto delle non linearità nella risposta dell’edificio) è minore della capacità di spostamento. L'analisi statica lineare si basa invece su controlli in termini di forze (ottenute dallo spettro ridotto da un fattore di struttura q); in particolare si verifica che ogni elemento strutturale (maschi, e, se modellate esplicitamente, fasce di piano) non sia soggetto ad una sollecitazione maggiore della sua capacità di resistenza; a differenza dell'analisi statica non lineare, si tratta quindi di una verifica alla scala dell'elemento strutturale.

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Articolo tratto dagli Atti del XVIII Convegno ANIDIS