Valutazione e miglioramento sismico con MasterSap: edificio esistente in muratura portante in analisi lineare

Valutazione statica e sismica con la collana AMV

Gli incentivi legati al sismabonus ed al supersismabonus hanno indubbiamente accresciuto l’interesse verso il patrimonio immobiliare esistente e la sua relativa riqualificazione. Questo sviluppo passa attraverso la valutazione della sicurezza dell’esistente prima e l’attività di progettazione degli interventi su di esso poi, processo governato dalle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 17.01.2018 (NTC 2018), dalla Circolare n. 7 del 21 gennaio 2019 (Circolare 2019), alle quali si aggiungono le Linee guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni riportate nell’Allegato A del D.M. 07.03.2017 (Linee guida) aggiornate recentemente col D.M. 9 gennaio 2020.

Per la valutazione e la progettazione degli interventi su di un edifico esistente in muratura, AMV mette a disposizione una ampia gamma di prodotti: con Meccanismi locali è possibile valutare l’eventuale attivazione di meccanismi locali di collasso sismico, con MasterSap si può analizzare il comportamento globale di una struttura sottoposta ad azioni statiche e sismiche, facendo ricorso ad analisi sia lineari che pushover.

Il postprocessore MasterMuri verifica la capacità resistente della muratura, sia a pressoflessione che a taglio, e attraverso il collegamento con il programma Verifiche Rinforzi & Muratura Armata è possibile intervenire sui maschi murari non eventualmente verificati adottando diverse tipologie di rinforzo.

Infine con SismaClass, disponibile gratuitamente sul sito di AMV è possibile ottenere la classificazione secondo D.M. 9/01/2020 e le asseverazioni relative alle pratiche Sisma e Super bonus.

In questo articolo

approfondiremo la fase di analisi e studio di un edificio in muratura portante sfruttando tutti gli applicativi appena indicati, sia quindi relativamente al suo comportamento globale che locale.

La fase di analisi e studio di un edificio in muratura portante

Lo studio dell’esistente nel suo cosiddetto “stato di fatto” è certamente, per qualsiasi tipologia strutturale, articolato e complesso, ma lo è ancor più per le strutture in muratura portante.

Le fasi dell’attività conoscitiva in questo caso sono fondamentali e spesso vengono sottovalutati alcuni aspetti, quali la qualità (e non solo la tipologia) muraria, che ne definisce la sua capacità o meno alla disgregazione, l’efficacia del collegamento tra le pareti e tra queste ed i solai, con orizzontamenti più o meno deformabili, che ne conferiscono o meno il cosiddetto comportamento scatolare.

Questi infatti sono alcuni degli aspetti fondamentali che è necessario indagare per poter svolgere successivamente sia l’analisi dei possibili meccanismi locali di collasso, sia l’analisi globale di un edificio esistente. 

Come indicato al paragrafo 8.3 delle NTC2018, “La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguite con riferimento ai soli SLU, salvo che per le costruzioni in classe d’uso IV, per le quali sono richieste anche le verifiche agli SLE ….”.

Pertanto ai fini della individuazione del livello di sicurezza indicato dalle NTC, l’edifico oggetto di studio proposto in questa trattazione, avendo una classe d’uso II, necessita delle sole verifiche agli SLU.

Come vedremo in seguito, per individuare invece la classe di sicurezza sismica secondo le Linee guida sarà necessario anche un controllo allo SLD. I parametri quindi che ne costituiscono la domanda simica allo SLD ed SLV sono:

Tali parametri vengono elaborati automaticamente all’interno della procedura MasterSap indicando le coordinate di sito manualmente o attraverso lo strumento Mappa, disponibile anche al link.

Ricordiamo tuttavia che la valutazione della sicurezza di un edifico esistente interessa: 

• sia il comportamento statico, il cui grado di sicurezza viene valutato attraverso il coefficiente ζ_Vi , che rappresenta il rapporto tra il valore massimo del sovraccarico verticale variabile sopportabile dalla struttura e il valore del sovraccarico verticale variabile che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione;
• sia il comportamento sismico, il cui grado di sicurezza viene valutato attraverso il coefficiente ζ_E che rappresenta il rapporto tra l’azione sismica massima sopportabile e l’azione sismica massima che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione, valutato tramite l’accelerazione al suolo, PGA (ag · S).

Parametri generali per l’analisi FEM

Per la valutazione della struttura si è optato per un’analisi dinamica lineare con un’azione sismica ridotta dal fattore di comportamento q, l’individuazione del quale ha seguito le indicazioni del §C8.5.5.1 della Circolare. 

Illustriamo brevemente i parametri generali del modello in MasterSap:

• Analisi Dinamica, calcolo Lineare, secondo la Normativa NTC 2018;
• Opzione Edificio esistente permette di modificare il tempo di ritorno del sisma in modo tale da individuare immediatamente i parametri di definizione dello spettro sismico definizione dello spettro (ag/g, F0 e TC) e quindi quale la capacità della struttura nei confronti dell’azione sismica (valutazione sismica).

Evidenziamo che tra le altre opzioni sono presenti anche:

• la possibilità di inserimento di uno spettro sismico locale, qualora l’ente competente sul territorio lo preveda uno spettro derivante dallo studio della Risposta Sismica Locale (Per maggiori dettagli consigliamo la visione del VIDEO dedicato agli Spettri di Risposta Sismica Locale) 
• nel caso di analisi dinamica è disponibile, dalla versione 2021, anche il calcolo dei periodi principali con il metodo di Ritz, che permette di ridurre il numero di modi da elaborare per ottemperare alla richiesta di normativa relativamente alla percentuale di massa eccitata.  

Modellazione della struttura in muratura portante con MasterSap

Per le opere in muratura la modellazione può avvenire sia mediante elementi bidimensionali, sia attraverso uno schema a telaio equivalente, tipico nella modellazione per un’analisi pushover.

A titolo esemplificativo, nell’immagine a seguire riportiamo le due diverse tipologie di modellazione effettuate per un medesimo edificio: in alto il modello con l’utilizzo di elementi bidimensionali, a seguire in basso il modello a telaio equivalente in visualizzazione “solida”, più vicina all’architettonico, ma che si riflette in un modello di fatto rappresentato dalla rappresentazione unifilare, come quello riportato nell’ultima immagine.

La prima soluzione è preferibile perché rappresenta pienamente il comportamento scatolare dell'edificio, qualora questo sia stato riscontrato nella fase di indagine conoscitiva.

Adottando invece la seconda è molto difficile e complesso modellare adeguatamente configurazioni strutturali articolate, e si introducono anche approssimazioni importanti. Inoltre la verifica dei maschi murari diventa critica, perché risultano sovrastimati gli effetti flettenti e penalizzate le verifiche a taglio che si basano sul contributo della sola parte compressa della muratura.

In MasterSap sono presenti diversi strumenti che permettono una agevole modellazione di strutture con elementi bidimensionali sfruttando il disegno di una pianta e di generazione automatica delle congruenze dei nodi (Guarda il VIDEO per maggiori dettagli).

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