Controllo del meccanismo di collasso per telai controventati muniti di dissipatori ad attrito

Il presente lavoro si propone di illustrare un approccio innovativo per la progettazione sismica di telai con controventi muniti di dissipatori ad attrito. L’originalità del lavoro consiste nell’applicazione della “Teoria del Controllo del Meccanismo di Collasso” che, nel caso specifico, assicura che tutti i dissipatori ad attrito di cui la struttura è munita vengano attivati provvedendo alla dissipazione dell’energia sismica in ingresso. Allo scopo di validare la procedura di progettazione proposta, il comportamento sismico inelastico del sistema strutturale è stato analizzato mediante analisi statica non lineare e mediante analisi dinamiche non lineari evidenziandone l’effettiva capacità di dissipazione dell’energia sismica e verificando la tipo-logia di meccanismo di collasso a cui si perviene realmente.

Gli edifici intelaiati sismo-resistenti vengono ordinariamente progettati con lo scopo di sopravvivere ad eventi sismici distruttivi dissipando l’energia sismica in ingresso mediante deformazioni concentrate in cerniere plastiche che, in dipendenza delle metodologie di progettazione adottate, possono formarsi tanto all’estremità delle travi quanto nelle colonne. Il danno strutturale viene pertanto concentrato alle estremità delle membrature a prezzo di escursioni plastiche che crescono al crescere della misura dell’intensità sismica. Pertanto, al fine di ridurre il danneggiamento dei principali elementi strutturali, una delle strategie proposte in letteratura tecnica consiste nell’inserire, in posizioni strategiche tra coppie di punti dove sono attesi spostamenti relativi significativi, particolari dispositivi capaci di garantire la dissipazione supplementare dell’energia sismica in ingresso. Tali dispositivi hanno il vantaggio di poter essere facilmente rimossi per la manutenzione o la sostituzione durante la vita utile della struttura. In tale ambito, nel presente lavoro, viene proposto un approccio innovativo per la progettazione sismica di telai controventati muniti di dissipatori ad attrito, basato sulla teoria del controllo del meccanismo di collasso plastico. L’originalità del lavoro consiste nel fatto che, mediante l’applicazione di tale teoria, tutti i dissipatori ad attrito di cui la struttura è munita vengono effettivamente attivati e, pertanto, provvedono a dissipare l’energia sismica in ingresso. Tale teoria è stata applicata per la prima volta ai telai [1] e in seguito è stata applicata ad altre tipologie strutturali sempre al fine di condurre allo sviluppo di un meccanismo di col-lasso di tipo globale, ossia un meccanismo che attivasse tutte le zone dissipative dipendenti dalla specifica tipologia strutturale. Con riferimento alla tipologia strutturale esaminata nel presente lavoro, l’applicazione della “Teoria del Controllo del Meccanismo di Collasso Plastico” ha l’obiettivo di portare allo sviluppo di un meccanismo di dissipazione energetica caratterizzato dall’attivazione di tutti i dissipatori ad attrito e, per eventi sismici di alta intensità, alla formazione di cerniere plastiche all’estremità di tutte le travi. Al contrario le diagonali di controvento e le colonne sono progettate per restare in campo elastico con la sola eccezione delle sezioni di base delle colonne del primo piano in cui la formazione delle cerniere plastiche risulta indispensabile per la formazione di un meccanismo cinematico. Infine, al fine di valutare l’effettiva dissipazione energetica della struttura e verificare la tipo-logia di meccanismo di collasso a cui si perviene realmente, sono state condotte sia analisi del tipo “push-over” che analisi dinamiche non lineari di tipo incrementale, i cui risultati vengono qui presentati e discussi.

Articolo tratto dagli Atti del XXIV Congresso C.T.A. – Torino, 30 settembre - 2 ottobre 2013