Progettazione in capacità (classe duttilità CD “B”) di un edificio in legno a pareti portanti intelaiate

Il comportamento strutturale dissipativo

Le Norme Tecniche per le Costruzioni prevedono che le strutture in legno soggette ad azione sismica siano progettate in accordo ad uno dei seguenti comportamenti strutturali:

• comportamento strutturale non dissipativo;
• comportamento strutturale dissipativo.

Nel caso di adozione di un comportamento strutturale non dissipativo, tutti gli elementi strutturali e i collegamenti rimangono in campo elastico.

La domanda derivante dall‘azione sismica e dalle altre azioni è calcolata, in funzione dello stato limite cui ci si riferisce, indipendentemente dalla tipologia strutturale e senza tener conto delle non linearità del materiale, attraverso un modello elastico.

Nel caso di adozione di un comportamento strutturale dissipativo, un numero elevato di elementi duttili evolvono in campo plastico, mentre la restante parte della struttura (elementi fragili) deve rimanere in campo elastico.

Classi di duttilità e fattore di sovraresistenza

Una costruzione a comportamento strutturale dissipativo deve essere progettata per conseguire una delle Classi di Duttilità:

• CD ”A”, ad elevata capacità dissipativa;
• CD ”B”, a media capacità dissipativa.

In entrambi i casi le Norme Tecniche per le Costruzioni prescrivono di utilizzare i procedimenti della progettazione in capacità.

La progettazione in capacità (o capacity design) ha lo scopo di assicurare alla struttura dissipativa un comportamento duttile ed opera come segue:

• distingue gli elementi e i meccanismi, sia a livello locale che globale, in duttili e fragili;
• mira ad evitare le rotture fragili locali e l’attivazione di meccanismi globali fragili o instabili;
• mira a localizzare le dissipazioni di energia per isteresi in zone duttili a tal fine individuate e progettate.

Per garantire ciò si deve progettare la resistenza sismica degli elementi/meccanismi fragili, locali e globali, in modo che sia maggiore di quella degli elementi/meccanismi duttili.

Per assicurare il rispetto di tale diseguaglianza, a livello sia locale sia globale, la resistenza degli elementi/meccanismi duttili è incrementata mediante un opportuno coefficiente γ_Rd, detto “fattore di sovraresistenza”; a partire da tale capacità maggiorata si dimensiona la capacità degli elementi/meccanismi fragili.

Tale coefficiente è definito (Tab 7.2.I) pari ad 1,3 per la classe di duttilità CD “B” e 1,6 per la classe di duttilità CD “A”.

In ogni caso le Norme Tecniche per le Costruzioni consentono di limitare la domanda di resistenza valutata con i criteri della progettazione in capacità, assumendola non superiore alla domanda di resistenza valutata per il caso di comportamento strutturale non dissipativo.

Zone dissipative e zone non dissipative

Con riferimento al caso considerato, edificio ligneo con struttura a telaio leggero in classe di duttilità media (CD “B”), le zone dissipative sono costituite da:

• collegamento meccanico tra telaio e fogli di rivestimento;
• elementi duttili della connessione a trazione (chiodatura);
• elementi duttili della connessione a taglio (chiodatura).

Le zone non dissipative sono invece rappresentate da:

• fogli di rivestimento;
• elementi fragili della connessione a trazione (ad esempio tasselli nel c.a.);
• elementi fragili della connessione a taglio (ad esempio tasselli nel c.a.);
• elementi lignei.

Procedura di calcolo

Applicazione del capacity design a livello locale e globale

La progettazione secondo le procedure del capacity design si articola su due "livelli" applicativi:

• livello locale, ovvero relativo alle connessioni dell’edificio;
• livello globale, ovvero relativo alle pareti e all’edificio.

Il primo livello ha lo scopo di evitare che prevalgano le modalità di rottura fragili nelle connessioni dissipative. Il secondo invece prevede l’applicazione di una serie di regole volte ad evitare meccanismi di collasso non dissipativi e rotture fragili degli elementi che costituiscono la struttura.

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