Valutazione numerica e sperimentale della performance sismica di edifici in c.a. a bassa duttilita. Edifici a nucleo e a soletta piena

Il presente lavoro di tesi affronta lo studio e la valutazione della performance sismica di due tipologie particolari di edifici in C.A. a bassa capacità  dissipativa, per i quali mancano in letteratura studi sufficientemente approfonditi e dati sperimentali adeguati. Nello specifico si tratta degli edifici detti "a nucleo", appartenenti alla categoria degli edifici torsionalmente deformabili, e degli edifici a telaio con soletta piena bidirezionale. Gli edifici a nucleo sono caratterizzati da una bassa rigidezza torsionale che, unita molte volte a una spiccata irregolarità  in pianta dovuta all'eccentricità  del nucleo stesso, comporta un'accentuata deformazione torsionale per effetto delle azioni sismiche. Questo genera grandi spostamenti e deformazioni nel lato più flessibile, mentre l'azione sismica, in termini di forze, è assorbita quasi interamente dal nucleo di C.A., cui viene affidata tutta la duttilità  strutturale e la capacità  di dissipare energia mediante deformazioni plastiche. Per gli edifici a soletta piena le criticità  sono rappresentate dai nodi soletta-pilastro, in cui si hanno grandi concentrazioni sia di momenti flettenti sia di sforzi taglianti che possono portare a delle rotture improvvise di natura fragile per taglio-punzonamento. Queste due tipologie edilizie hanno pertanto in comune la bassa capacità  dissipativa dovuta ad una limitata duttilità  strutturale, che si traduce in valori bassi del fattore di struttura 'q' che gli viene attribuito nelle norme antisismiche. Dopo una breve Introduzione in cui vengono descritte le principali caratteristiche degli edifici trattati, nonchè una valutazione dello stato dell'arte e della situazione normativa attuale, la Parte 1 della tesi si dedica allo studio dei metodi di analisi statica non lineare (metodi di pushover) per la valutazione sismica degli edifici sia regolari sia irregolari (pushover evoluti) quali sono gli edifici a nucleo in esame. Tale lavoro ha portato a proporre una miglioria al metodo di pushover N1, tale da renderlo del tutto equivalente al metodo N2 di comprovata validità . Quindi ci si è dedicati allo studio e alla valutazione sismica delle due tipologie di edifici in esame mediante analisi non lineari e prove sperimentali. L'importanza assunta dalle analisi non lineari per il raggiungimento degli obiettivi del presente lavoro di tesi, ha reso indispensabile un'estensiva attività  preliminare di validazione dello strumento numerico adottato, ampiamente documentata nella Parte 2, attraverso la riproduzione di tests sperimentali e risultati analitici attesi. Nella Parte 3 lo studio degli edifici a nucleo è stato infatti affrontato mediante analisi dinamiche non lineari finalizzate alla valutazione numerica del fattore di struttura 'q'. Come caso studio si sono indagati edifici esistenti progettati per i soli carichi gravitazionali, al variare dell'eccentricità  e della rigidezza torsionale del nucleo, tenendo in conto gli effetti dovuti all'ingobbamento contrastato. Nella Parte 4 è stato invece affrontato lo studio degli edifici a soletta piena bidirezionale per i quali il quadro normativo in materia sismica risulta ancora ampiamente deficitario. Nello specifico si sono progettati e realizzati dei tests sperimentali finalizzati alla valutazione della duttilità  intrinseca dei nodi di bordo soletta-pilastro confezionati sia con calcestruzzo ordinario sia con calcestruzzo innovativo fibrorinforzato. Allo studio sperimentale è seguita una prima fase di modellazione numerica. Lo studio qui riportato su questo argomento è ancora lungi dall'essere esaustivo e si presta ad ulteriori futuri approfondimenti