EN 1998
Le pareti in cemento armato duttile rappresentano un elemento portante centrale nella progettazione sismica, poiché contribuiscono significativamente all'assorbimento degli effetti orizzontali e alla dissipazione energetica. Il loro comportamento strutturale in caso di terremoto è influenzato essenzialmente da effetti dinamici non lineari, sovraresistenze e dalla formazione di zone plastiche.
L'Eurocodice 8 tiene conto di queste incertezze, richiedendo per la progettazione la determinazione delle forze interne basata su inviluppi e l'applicazione di coefficienti di ingrandimento, in particolare per le forze di taglio.
Fondamenti normativi e comportamento strutturale
Determinazione dei momenti di progetto
Il comportamento non lineare di una parete in cemento armato non accoppiata è determinato da una singola cerniera plastica al piede. Questa sezione della parete deve essere progettata per il momento flettente che risulta dall'analisi della situazione sismica di progetto.
Per evitare un'estensione sopra la cerniera plastica al piede, l'EC 8 [1] prescrive che il diagramma dei momenti di progetto si basi su un inviluppo derivato dal diagramma dei momenti flettenti ottenuto dall'analisi e traslato verticalmente. Questo procedimento è conosciuto come Tension Shift (TS o spostamento della linea di trazione) ed è illustrato nella figura seguente.
Secondo l'EC 8 [1], l'inviluppo può essere considerato lineare, a condizione che la struttura non presenti, lungo la sua altezza, discontinuità significative in termine di massa, rigidezza o capacità portante. Il Tension Shift (al) dovrebbe coincidere con l'inclinazione dell'asta (θ) adottata per le verifiche della capacità portante al taglio nello stato limite ultimo (ULS) secondo l'EC 2 [2]. Lo spostamento è determinato come segue (EC 2 [2], (9.2)).
Determinazione delle forze di taglio di progetto
Il valore del momento flettente alla base della parete e la considerazione isolata a mensola non sono sufficienti per determinare in modo affidabile le forze di taglio sismiche massime a diverse altezze della parete. Questa limitazione deriva dalla natura dinamica delle forze trasferite dai piani alla parete durante un terremoto [4].
- Per risolvere questo problema si fa la seguente ipotesi fondamentale:
Se il momento di capacità MRd eccede il momento flettente alla base della parete basato sull'analisi elastica per il carico sismico di progetto MEd, allora le forze di taglio sismiche a varie altezze della parete eccedono quelle calcolate dalla stessa analisi elastica, proporzionalmente al rapporto MRd/MEd.
- Da ciò deriva il seguente intervento:
Le forze di taglio derivate dall'analisi sismica di progetto (V'Ed) sono adattate tramite un coefficiente di ingrandimento di progettazione per capacità (ε). Questo fattore dipende direttamente dal rapporto MRd/M’Ed e scala di conseguenza la forza di taglio, come proposto da Fardis et al. [3].
Inoltre, l'EC 8 [1] prescrive che sia considerato anche il potenziale aumento delle forze di taglio alla base di una parete sismica primaria negli edifici di classe di duttilità media (DCM). Le forze di taglio di progetto (V Ed) sono determinate, come mostrato nella seguente equazione, con un incremento del 50% rispetto alle forze di taglio ricavate dall'analisi (V'Ed). Per questa specifica classe di duttilità, si assume così un fattore di incremento ε = 1,5.
Il coefficiente di ingrandimento è descritto dalla seguente formula (EC 8 [1], (5.25) e 5.4.2.4(7)).
|
q |
Coefficiente di comportamento utilizzato nella progettazione |
|
MEd |
Momento flettente di progetto alla base della parete |
|
MRd |
Momento di capacità di progetto (accettabile) al piede della parete |
|
|
Coefficiente di sovraresistenza; in assenza di altre informazioni, è possibile assumere |
|
T1 |
Periodo fondamentale di vibrazione dell'edificio nella direzione dei tagli sismici VEd |
|
TC |
Periodo fondamentale di costante accelerazione spettrale dello spettro (EC8, 3.2.2) |
|
Se(T) |
Ordinata dello spettro di risposta elastico (E8, 3.2.2) |
La figura seguente illustra l'andamento inizialmente calcolato della forza di taglio (a), l'andamento aumentato tramite il coefficiente di ingrandimento (b) e l'andamento della forza di taglio di progetto avvolgente (c).
