Analisi di vulnerabilità sismica di un capannone industriale prefabbricato in c.a. mediante differenti analisi

1. INTRODUZIONE

Gli eventi sismici che nel 2012 hanno colpito tra gli altri, anche territori dell’Emilia ad elevata concentrazione di aree produttive ed industriali, hanno evidenziato le fragilità degli edifici a struttura in c.a. prefabbricata. Tale tipologia strutturale infatti, se da un lato si dimostra essere una delle più efficienti e versatili per carichi verticali, dall’altro si dimostra essere molto sensibile agli effetti delle azioni orizzontali.
A tal riguardo, nelle aree colpite dalle violenti scosse del 20 e 29 Maggio 2012, la maggior parte delle strutture esistenti erano state progettate per la sola azione orizzontale del vento che, tipicamente, risulta essere meno gravosa dell’azione sismica introdotta solo di recente in tali zone.
A questi aspetti sono principalmente da imputare le necessità nell’immediato, di provvedere alla predisposizione di una serie di interventi al fine di mettere in sicurezza tali strutture le cui criticità strutturali sono solitamente riconducibili ad una delle seguenti categorie: carenza degli elementi strutturali principali; carenza a livello di fondazioni; insufficienza nei collegamenti (o nelle lunghezze di appoggio) tra elementi; interazione struttura-tamponamento o struttura prefabbricata ed altre strutture realizzate in opera. L’individuazione di quali siano le carenze più importanti (vulnerabilità) di una struttura, deve essere ottenuta a partire da un modello numerico affidabile nel rappresentare il comportamento dell’edificio reale [1].
Nel presente lavoro si riportano i risultati delle analisi delle vulnerabilità sismiche di un capannone industriale a struttura prefabbricata in c.a.. Il modello di calcolo utilizzato nelle analisi è stato ideato in modo da essere il più possibile aderente alle distribuzioni di rigidezza, massa e resistenza della struttura studiata in modo da eseguire le analisi su un modello numerico in grado di rappresentare al meglio il reale comportamento dinamico della struttura anche in ambito fortemente non-lineare. Particolare attenzione è stata dedicata perciò alla corretta modellazione degli elementi prefabbricati, che avendo solitamente altezze considerevoli possiedono baricentri che sono molto lontani dalla quota di imposta. Si è inoltre considerata la problematica della scelta dei legami da assegnare alle connessioni tra elementi strutturali e tra elementi strutturali e non-strutturali, al fine di poter cogliere adeguatamente eventuali movimenti relativi tra elementi, in quanto tali problematiche spesso risultano essere tra le più critiche per quelle strutture in cui le connessioni sono di tipo attritivo. Per la struttura in questione sono state condotte diverse analisi sia di tipo lineare come l’analisi dinamica modale a spettro di risposta che non-lineare del tipo time-history, ricavando per le diverse analisi, livelli di sicurezza differenti. A tal riguardo si forniranno inoltre indicazioni sul confronto tra i risultati ottenuti dai vari casi.

2. DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO OGGETTO DI STUDIO

L’edificio oggetto del presente articolo è situato nel Comune di Carpi (MO), ha struttura portante prefabbricata in c.a. monopiano ed è organizzato su cinque campate. La pianta, pressoché rettangolare, ha dimensioni di circa 84m x 94m per quanto riguarda la struttura prefabbricata più alta, mentre se si considera il corpo uffici realizzato in muratura disposto ad L su due dei quattro lati, si arriva ad avere una superficie coperta data da 92.50m x 103m. Quest’ultima porzione, sebbene realizzata in parte in aderenza al corpo centrale principale e che condivide con essa alcune strutture portanti, per semplicità di analisi viene considerata strutturalmente indipendente e quindi non viene considerata nel presente studio. 

La struttura portante del corpo principale, completamente realizzata in c.a. prefabbricato, è costituita da 39 pilastri isostatici ammorsati in plinti superficiali a pozzetto tutti quadrati ma appartenenti a quattro differenti tipologie differenziate per dimensione di base del primo dado (3.4m, 3.8m, 4.1m e 4.6m). I pilastri, alti complessivamente 6.50m, affondati nel pozzetto per 1.0 m e aventi un’altezza libera di circa 5.5 m, sono tutti a sezione quadrata di 52 x 52 cm e sono posizionati a maglie rettangolari di 15.6m x 16.8m di lato. Le tre diverse tipologie di pilastri (A1-A2-A3) sono differenziate per l’armatura longitudinale e a taglio.

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