RISPOSTA SISMICA DI EDIFICI ALTI: Dalle strutture diagrid alle megastrutture (Costruzioni Metaliche, n. 1/2021)

Diana Faiella, Pasquale Linardi, Elena Mele
Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura, Università di Napoli “Federico II”, Napoli, Italia

Le strutture diagrid, ampiamente utilizzate per gli edifici alti del terzo millennio, sono caratterizzate da un comportamento molto efficace in campo elastico. Grazie alla triangolazione della maglia, infatti, le sollecitazioni globali dovute a carichi verticali e orizzontali si traducono in regime di sollecitazione e di deformazione essenzialmente assiale nelle membrature della maglia strutturale. Sotto azioni orizzontali, in particolare, tale comportamento dà luogo alla riduzione dell’effetto shear lag e della deformabilità tagliante. La risposta ad azioni orizzontali incrementali, tuttavia, evidenzia una scadente capacità di ridistribuzione plastica, con conseguenti valori bassi di duttilità globale, a fronte di una significativa sovraresistenza di progetto. In questo lavoro, pertanto, si propone di sfruttare l’elevata efficienza elastica della tipologia diagrid e di impiegare un sistema di controllo delle vibrazioni per ridurre a priori le richieste in campo inelastico dovute alle azioni sismiche. Ciò si ottiene in due passi, ovvero: (1) trasformando la diagrid in una configurazione a megastruttura (MS) tramite l’infittimento degli elementi diagonali in corrispondenza delle zone più sollecitate, ovvero le zone d’angolo, e di piani di trasferimento opportunamente scelti; (2) consentendo il movimento relativo tra il mega-telaio esterno e le sotto-strutture interne secondo uno schema a “mega-sub-struttura controllata” (MSC), che attiva un meccanismo di smorzamento di massa. Nel lavoro, infine, si discutono possibili soluzioni ingegneristiche per l’organizzazione strutturale dell’MSC.

1. INTRODUZIONE
La progettazione degli edifici alti pone gli ingegneri strutturisti di fronte a sfide sempre nuove. Infatti, in aggiunta alle richieste tradizionali di rigidezza e resistenza, imposte dall’altezza, o meglio dalla snellezza dell’edificio, all’aumentare della complessità morfologica si impone la ricerca di efficienza strutturale tramite soluzioni ottimizzate; tale approccio, peraltro, si sposa con principi di economia e di sostenibilità, sempre più stringenti in un’epoca di limitazione delle risorse e dell’avvento di nuovi materiali. Infine, pur essendo tradizionalmente la progettazione delle strutture degli edifici alti condotta in campo elastico sotto azioni da vento, occorre sempre tener conto dell’effetto delle azioni sismiche, assicurando duttilità e capacità dissipativa, come per analoghi edifici mediobassi. La configurazione strutturale che meglio risponde alle richieste di rigidezza e resistenza flessionale per edifici alti è quella che impiega il concetto di tubo, che dà luogo ad un comportamento completamente tridimensionale dell’edificio. Le strutture diagrid rappresentano la soluzione definitiva nell’evoluzione applicativa del concetto di tubo. Ampiamente impiegate oggi negli edifici alti, le diagrid sono configurazioni strutturali perimetrali che sostituiscono alla classica maglia rettangolare trave-colonna una griglia triangolare costituita da sole travi e diagonali.[…]

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