Analisi Nonlineare degli edifici in Calcestruzzo Armato con diverse altezze e sistemi di solai

Analisi nonlineare di edifici in Calcestruzzo Armato: recensione articolo

Pubblicata di recente sulla prestigiosa rivista "Scientific Reports" (volume 13, numero dell'articolo: 14949, 2023), la ricerca intitolata "Nonlinear analysis of reinforced concrete buildings with different heights and floor systems" si distingue come una fondamentale contribuzione al campo dell'ingegneria civile.

Gli autori, Ayman Abd-Elhamed, Sayed Mahmoud e Khalid Saqer Alotaibi, hanno affrontato un'analisi dettagliata sulla risposta sismica di edifici multi-piano con diversi sistemi di solai.

Antefatto e Metodologia

La maggior parte delle strutture civili mostra un comportamento nonlineare durante terremoti di moderata a grave intensità. Questa ricerca ha impiegato due metodi specifici: l'analisi dinamica temporale nonlineare e l'analisi statica nonlineare, nota anche come analisi di pushover, per studiare in modo approfondito la performance sismica di strutture edilizie multi-piano con diversi sistemi di solai.

Mediante l'uso di un sofisticato software per computer ETABS, sono stati sviluppati modelli tridimensionali a elementi finiti di edifici con 5, 10 e 15 piani. La non linearità materica e geometrica è stata tenuta in considerazione durante l'analisi. I modelli edilizi sono stati poi sottoposti a sette differenti registrazioni di terremoti, scalate secondo il codice di progettazione sismica ASCE-16.

Risultati Chiave

La ricerca ha chiaramente evidenziato l'importanza del tipo di solaio nella risposta sismica degli edifici.

In particolare, gli effetti dei solai sulle richieste sismiche sono più evidenti negli edifici bassi e di media altezza.

L'altezza dell'edificio e il tipo di sistema di solaio influenzano in modo significativo i fattori di modifica della risposta, specialmente per gli edifici di minore altezza.

Considerando che la risposta sismica degli edifici può determinare l'integrità strutturale e la sicurezza delle persone al suo interno, questa ricerca ha un'importanza cruciale nell'ambito dell'ingegneria sismica.

L'analisi approfondita delle differenze di risposta sismica basate sui diversi sistemi di solai e altezze degli edifici fornisce preziose informazioni per ingegneri e progettisti, aiutandoli a prendere decisioni informate nella progettazione di nuovi edifici o nella valutazione sismica di quelli esistenti.

Conclusioni

Dai risultati ottenuti, è emerso chiaramente che il tipo di solaio utilizzato ha un impatto significativo sul comportamento sismico degli edifici. La presenza o meno di travi, come nel caso dei solai in blocchi forati e a lastre piatte, porta ad un aumento significativo dei valori di spostamento e deriva, a causa della riduzione significativa della rigidità globale di questi modelli di edificio. Questo implica che la scelta del sistema di solaio può influenzare direttamente la sicurezza e la resistenza sismica di un edificio.

Inoltre, l'analisi ha rivelato che i due metodi di analisi utilizzati, NDTHA e POA, mostrano tendenze quasi simili, indipendentemente dai valori di risposta sismica indotti. Questo suggerisce che entrambi i metodi sono validi e possono essere utilizzati in modo complementare nella progettazione e nella valutazione sismica degli edifici.

Interessante notare che i fattori di progettazione sismica, come l'eccesso di resistenza, la duttilità e la modifica della risposta, mostrano variazioni significative nei valori per gli edifici di minore altezza e con diversi sistemi di solai. Questo sottolinea l'importanza di considerare sia l'altezza dell'edificio che il sistema di solaio nella valutazione e nella progettazione sismica.

Infine, mentre lo studio si è concentrato esclusivamente su strutture RC regolari, le sue conclusioni possono servire come base per la progettazione e la costruzione di edifici RC che presentano varie forme di irregolarità. Inoltre, dato che l'indagine è stata condotta solo per tre tipi di sistemi di solai, i risultati possono fungere da prezioso punto di riferimento per gli edifici RC multi-piano che utilizzano tecniche di isolamento alla base.

In sintesi, lo studio di Ayman Abd-Elhamed e colleghi ha fornito preziose intuizioni sul comportamento sismico degli edifici in calcestruzzo armato, evidenziando l'importanza del tipo di solaio e dell'altezza nell'ottimizzazione delle performance sismiche.

Suggeriamo ovviamente la lettura della pubblicazione originale, anche in considerazione delle semplificazioni che nel nostro articolo abbiamo dovuto apportare, che potrebbero avere generato anche qualche imprecisione.

LINK a "Nonlinear analysis of reinforced concrete buildings with different heights and floor systems", NATURE