• ottimizzazione
• dissipazione energetica
• controventi dissipativi
• sisma

L’obiettivo del presente lavoro è valutare la duttilità presente in link dissipativi opportunamente disposti rispetto ad una struttura esistente. Si considera come caso studio la scuola media “M. L. King” di Calcinaia (PI) ed in particolare il corpo palestra. L’edificio è stato oggetto di un intervento di adeguamento sismico, realizzato mediante l’accostamento di sistemi di controvento esterni in acciaio, collegati rigidamente alla struttura tramite elementi in c.a. In questo elaborato si è svolta un ottimizzazione che si traduce in due fasi applicative:
1. Ottimizzazione dei profili dei link
2. Ottimizzazione dei sistemi di controvento
Nella prima fase si è operata l’ottimizzazione del sistema di collegamento, mediante l’inserimento di profili in acciaio posti tra sistema di controvento e struttura esistente. Un esempio applicativo di tale sistema di collegamento, si osserva nell’intervento eseguito nella scuola “XXV Aprile” di Arcola (SP).
L’idea di fondo è che i link possano essere deputati alla dissipazione dell’energia sismica in entrata nella struttura, riducendo lo stato tensionale sugli elementi resistenti della struttura. Si considera dunque un approccio di tipo energetico: l’energia sismica totale trasmessa alla struttura Ei è pari alla somma dell’energia cinetica Ek, energia di deformazione elastica Ee reversibile, l’energia dovuta allo smorzamento viscoso Ed e l’energia persa per isteresi Eh:
L’energia persa per isteresi può essere suddivisa ulteriormente in: Es energia dissipata nella struttura primaria ed Ec energia dissipata attraverso gli elementi di collegamento tra il sistema di controvento e la struttura esistente.
Nella seconda fase dell’elaborato si valuterà, invece, l’ottimizzazione del sistema di controvento progettato, definendo anche una riduzione in termini di costo dell’intervento. Questa ottimizzazione dei sistemi controventanti è realizzata riducendo gradualmente le sezioni resistenti, con una diminuzione percentuale di rigidezza del sistema del 15% e 30% circa, rispetto al controvento di progetto. Si è constatato che l’intervento realizzato, cioè l’applicazione di controventi esterni alla strutture esistente, rimane ancora valido in quanto la percentuale di taglio assorbita dai sistemi di controventi rimane intorno al 60%. Come atteso tale percentuale diminuisce all’aumentare della deformabilità del sistema di collegamento, e all’aumentare della deformabilità del sistema controventante stesso.
Sono stati valutati i risultati delle analisi svolte, in termini di forze e spostamenti massimi, sui vari modelli della costruzione, tanti quanti sono i sistemi di controvento ottimizzati nella fase finale dell’elaborato avendo fissato un’opportuna sezione per i link di interfaccia.
In questo elaborato si è, dunque, esaminato il caso studio della scuola media “M . L . King” di Calcinaia.
L’edificio presenta dei sistemi di controvento esterni in acciaio, collegati rigidamente all’esistente. Si è operata
un’ottimizzazione del sistema di collegamento mediante l’inserimento di elementi in acciaio posti tra sistema di controvento e telaio in c.a. Si è passato, dunque, ad ottimizzare lo stesso sistema di controvento, riducendo gradualmente le sezioni resistenti, con una riduzione percentuale di rigidezza del sistema del 15% e 30% circa.
Si è osservato come tale percentuale diminuisca all’aumentare della deformabilità del sistema di collegamento, e all’aumentare della deformabilità del sistema controventante stesso. Si è constatato che l’intervento eseguito, cioè l’applicazione di controventi esterni alla strutture esistente, rimane ancora valido in quanto la percentuale di taglio assorbita dai sistemi di controventi rimane intorno al 60%. Si evidenzia, inoltre, una riduzione percentuale del peso di acciaio impiegato nei sistemi di controvento, e quindi del costo, per le due soluzioni presentate rispettivamente del 12% e del 21%, rispetto alla soluzione progettata.
In conclusione queste analisi hanno portato alla definizione di un fattore di struttura q richiesto ai link inseriti
all’interfaccia controvento-struttura. Tale fattore va inteso come una misura del grado di dissipazione di energia sismica che i link possono offrire. Essi diventano una riserva non trascurabile di duttilità che può salvaguardare la struttura durante il sisma. La definizione di questo fattore è stata eseguita mediante la rilevazione della sollecitazione flessionale rapportata alla resistenza plastica. Quando tale rapporto supera il valore unitario significa che il link si sta plasticizzando per flessione, e ciò determina dissipazione energetica.