La norma Eurocodice 8, 'Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture', Parte 1-2: Regole Generali per gli edifici (UNI ENV 1998-1-2) stabilisce che qualora siano rispettati i criteri di regolarità in pianta e in elevazione dati ai punti 2.2.2 e 2.2.3, oppure quanto specificato al punto A dell’Appendice A, e quando il periodo proprio T1 sia inferiore a delle soglie prefissate, può essere applicata l’analisi modale semplificata con spettro di risposta (3.3.2). In questo caso, la forza di taglio alla base dovuta alle azioni di tipo sismico per ognuna delle direzioni principali viene indicata con Fb ed è determinata come segue: Fb = Sd(T1) * W, dove: Sd(T1) è l’ordinata dello spettro di progetto normalizzato per il periodo T1 (dato al punto 4.2.4 della ENV 1998-1-1, Eurocodice 8, Parte 1-1), valido per l’analisi di tipo lineare; T1 è il periodo di vibrazione fondamentale dell’edificio dovuto ad una traslazione nella direzione considerata; W è il peso totale dell’edificio, valutato con i pesi che compaiono nella formula di combinazione di cui al punto 4.4.2 della ENV 1998-1-1. Nelle ipotesi sopra descritte la forma modale può essere approssimata utilizzando una distribuzione degli spostamenti che cresce linearmente lungo lo sviluppo verticale dell’edificio. In questo caso il valore delle forze orizzontali Fi agenti all’i-esimo piano è data dalla: Fi = Fb * (ziWi/SzjWj), dove zi e zj rappresentano le quote delle masse mi e mj sopra il punto di applicazione della azione sismica (piano di fondazione). Le azioni orizzontali Fi, determinate secondo le procedure sopra esposte, si distribuiscono fra le diverse strutture di controvento assumendo che gli impalcati siano rigidi. Gli effetti torsionali dovuti all’eccentricità fra i baricentri di massa e rigidezza dei vari piani vanno tenuti in considerazione; è prevista una analisi approssimata che incrementa tali eccentricità teoriche di eccentricità addizionali (punto A.4, Appendice A, UNI ENV 1998-1-2) e di eccentricità accidentali (punto 3.2 della stessa norma) che tengono conto dell’indeterminatezza della posizione dei baricentri. In alternativa, sempre per tenere debitamente conto degli effetti torsionali, al punto 3.3.2.4 è descritta una amplificazione degli effetti delle azioni nei diversi elementi strutturali resistenti.
Le componenti orizzontali dell’azione sismica (punto 3.3.5 UNI ENV 1998-1-2) devono essere considerate di norma come agenti simultaneamente. La combinazione avviene poi valutando separatamente la risposta strutturale di ogni componente orizzontale: il valore massimo di ogni effetto sulla struttura dovuto alle due componenti orizzontali dell’azione sismica può essere poi stimato mediante la radice quadrata della somma dei quadrati delle risposte ad ognuna delle componenti orizzontali. Per gli edifici che soddisfano i criteri di regolarità in pianta e nei quali i muri sono l’unico elemento strutturale di controvento, si può assumere che l’azione sismica agisca separatamente lungo i due assi principali orizzontali della struttura. Una volta determinate tutte le azioni sulla struttura (pesi permanenti, azioni variabili legate alla destinazione d’uso del fabbricato, carico di neve, vento, azione sismica), si passa a vedere come i vari elementi strutturali ne vengono sollecitati. La ripartizione dei carichi verticali viene condotta secondo il metodo delle superfici di influenza dei singoli setti. Quanto alla ripartizione delle forze orizzontali, questa avviene in maniera proporzionale alla rigidezza a taglio dei setti di controvento: sono infatti solo questi ad essere interessati a questa ripartizione, dato che si prescinde a vantaggio di statica della resistenza a taglio di eventuali pilastri e delle pareti non munite di plywood di irrigidimento. Si trascura inoltre completamente l’effetto dovuto dalla presenza di pannelli di cartongesso, in unico foglio sulle pareti esterne, addirittura in doppia lastra per quelle interne, visto che il comportamento dell’insieme telaio in legno - cartongesso è poco duttile. Questa assunzione ci permette di considerare pari a 3 il coefficiente di comportamento q di cui all’Eurocodice n. 8. La rigidezza a taglio dei setti viene adottata proporzionalmente al valore di resistenza a taglio degli stessi; quest’ultima, secondo il punto 5.4.3.(4) dell’Eurocodice n. 5 'Progettazione delle strutture in legno', Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici (UNI ENV 1995-1-1), è data da: Fv,d = SFt,d(bi/b1)2 b1/s, dove: Ft,d è il valore di calcolo della resistenza a taglio per ciascun mezzo di unione; b1 è la larghezza del foglio di plywood più largo; bi è la larghezza degli altri fogli (b2, b3, ...); s è l’interasse dei mezzi di unione. Utilizzando chiodi quale mezzo di unione, la resistenza caratteristica a taglio del singolo mezzo di unione è determinata utilizzando le formule di cui al punto 6.2.1.(1) dello stesso Eurocodice n. 5. E’ importante notare che tali formule cercano di interpretare in maniera empirica i vari possibili modi di crisi dell’insieme telaio-pannello-chiodo; è importante controllare che la crisi avvenga a causa dell’unione, quindi del chiodo, in maniera tale da poter fruire del miglior comportamento duttile del sistema strutturale (il legname in sè ha un comportamento piuttosto fragile). Risalendo in tale maniera alla resistenza caratteristica di un pannello test, individuato nelle dimensione di 1244mm x 1244mm, pari a due fogli di plywood, è possibile calcolare la resistenza caratteristica a taglio di un pannello generico tramite la Fv,k = Kb Kh Ftest,k (5.4.3e EC5) dove Kb e Kh sono due coefficienti di correzione che variano diminuendo al diminuire della larghezza (Kb) ed aumentando al diminuire dell’altezza (Kh). E’ così possibile determinare il baricentro delle rigidezze di piano, oltre a quello delle masse, e calcolare le eccentricità teoriche. Le eccentricità di calcolo sono determinate invece come sopra ricordato. La ripartizione delle forze orizzontali a questo punto è di tipo lineare.
VERIFICHE DI SICUREZZA
Le fasi sopra descritte ci permettono di trovare per ogni elemento strutturale le sollecitazioni assiali, comprese quelle indotte dalle forze orizzontali, e quelle di taglio relativamente ad ogni combinazione di carico. Analogamente si ricavano le sollecitazioni trasmesse dalla struttura in legno alla fondazione in cemento armato, che viene verificata separatamente secondo i criteri abitualmente adottati. Per lo Stato Limite Ultimo è necessario che siano verificate le seguenti condizioni: Condizione di Resistenza Ed <= Rd, dove con Ed indichiamo l’insieme delle sollecitazioni pari a E{SGkj, giAEd, Pk, S(ykiQki)} e con Rd indichiamo la R{fk/gM}, corrispondente al valore di progetto della resistenza dell’elemento, calcolato in accordo alle regole specifiche del materiale in oggetto (valore caratteristico di fk e coefficiente di sicurezza parziale gM). Condizione di duttilità; Condizione di Equilibrio; Condizione di Resistenza delle Membrature Orizzontali; Condizione di Resistenza delle Fondazioni Condizione sul contatto tra edifici adiacenti dovuto all’azione sismica.
Tutte queste condizioni danno luogo a varie verifiche locali e generali dell’insieme costruttivo e delle sue parti. Per lo Stato Limite d’esercizio le verifiche dipendono molto dal tipo di struttura e dal tipo di utilizzo per cui la stessa è costruita. In genere, per edifici di residenza, le condizioni principali riguardano la limitazione del movimento relativo dei piani (in sede sismica in particolare) e il controllo della freccia delle membrature orizzontali.
NORMATIVE DI RIFERIMENTO Legge n. 1086 del 05.11.1971 Legge n. 64 del 02.02.1974 D.M. 03.03.1975 D.M. 03.10.1978 D.M. 26.03.1980 D.M. 21.01.1981 D.M. 03.06.1981 D.M. 12.02.1982 D.M. 24.01.1986 D.M. 27.07.1985 DD.MM. 16.01.1996 Circ.re n.25882 del 05.03.1985 Circ.re n.22631 del 24.05.1982 Circ.re n.218/24/331 del 09.01.1996 Circ.re n.156AA.GG./STC del 09.01.1996
Eurocodice 5 Progettazione delle strutture il legno Parte 1-1: Regole Generali e regole per gli edifici (UNI ENV 1995-1-1); Parte 1-2: Regole Generali: Progettazione strutturale contro l’incendio (UNI ENV 1995-1-2); Eurocodice 8 Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture Parte 1-1: Regole Generali - Azioni sismiche e requisiti generali per le strutture (UNI ENV 1998-1-1); Parte 1-2: Regole Generali - Regole generali per gli edifici (UNI ENV 1998-1-2); Parte 1-3: Regole Generali - Regole specifiche per i diversi materiali ed elementi (UNI ENV 1998-1-3);
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