Argomento: Valutazione di vulnerabilità sismica di una struttura esistente mediante analisi pushover
Autore: Leonardo Bandini
Contatto: supporto@csi-italia.eu

(prima parte)

Introduzione

La valutazione di vulnerabilità sismica delle strutture esistenti è diventata, negli ultimi decenni, una tematica sempre più importante tra i compiti svolti dall’ingegneria strutturale. La tutela del patrimonio esistente passa inevitabilmente dalla conoscenza della risposta sismica delle strutture. Strutture speciali, strutture strategiche, infrastrutture, ma anche edifici comuni, vengono sempre più spesso valutati sotto il profilo della loro risposta sismica, d’altra parte, ogni intervento di adeguamento o miglioramento sismico di una struttura esistente dovrebbe essere preceduto da una fase atta a determinare la resistenza della struttura ante intervento. In questi decenni, normative, metodi analitici e strumenti di calcolo si sono evoluti, consentendo ad ogni progettista, l’accesso a metodologie sempre più avanzate di valutazione sismica delle strutture o di progettazione delle stesse. Tali strumenti tecnici e normativi hanno portato al concetto noto in letteratura con l’acronimo di PBD o Performance Based Design. La progettazione e la valutazione di strutture passa quindi nella determinazione di una Performance, od in altre parole, nella determinazione della prestazione attesa. I recenti impianti normativi si basano proprio sul raggiungimento di una prestazione. Nella progettazione, questa prestazione la si fissa in fase progettuale ed è, spesso, proprio il punto di partenza di questa fase. Nella valutazione, invece, la prestazione è lo scopo della indagine stessa. Quando si affronta la progettazione di una nuova struttura, normalmente si approccia con un metodo di analisi lineare: la dinamica lineare, nota anche come analisi spettrale. In tale analisi, si determinano le azioni ipotizzando la prestazione della struttura che si intende progettare. Queste prestazioni vengono fissate prevalentemente nella fase di scelta del fattore di struttura, il fattore indicato comunemente con q. Il fattore di struttura indica la capacità della struttura di dissipare l’energia sismica mediante il proprio danneggiamento strutturale. Una struttura con un q maggiore ha per definizione la capacità di danneggiarsi di più durante l’evento sismico, rispetto ad un’altra con un q minore. La scelta aprioristica del fattore di struttura è proprio l’anello debole di un qualsiasi metodo di analisi lineare. Il progettista, assume un fattore con cui andrà a scalare le forze sismiche scommettendo sulle reali capacità dissipative della struttura. La scommessa è possibile solo rispettando le prescrizioni, in altre parole, le prestazioni attese della struttura sono garantite dal rispetto delle prescrizioni. Dove è da intendersi in modo estensivo il termine di prescrizioni: prescrizioni geometriche e di armatura, rispetto dei metodi di gerarchia delle resistenze nella progettazione strutturale. Nel caso di nuove progettazioni, non si hanno particolari problemi, il rispetto delle prescrizioni garantirà il buon esito della scommessa sulle prestazioni. Ma nel caso di valutazione sismica di una struttura esistente? Se si intende approcciare con metodi lineari, sempre e comunque il progettista dovrà assumere un fattore di struttura. Ma a questo punto, chi garantirà il buon esito della scommessa? In una struttura esistente le geometrie e le armature potranno solo essere accertate e verificate, non si potranno imporre i prerequisiti dettati dalle prescrizioni. Stesso discorso vale per i metodi di gerarchia. Se la struttura è esistente il progettista dovrà assumere un adeguato fattore di struttura, ma niente potrà garantire questo valore. I metodi non lineari, sia il metodo Pushover (statica non lineare) sia quello di dinamica non lineare non hanno la necessità di definire arbitrariamente un fattore di struttura, anzi, il fattore di struttura potrà essere calcolato mediante queste analisi. Come vedremo in questo articolo, dedicato all’analisi pushover, questo rappresenterà il punto di forza per la scelta di tale metodo come preferenziale rispetto ai metodi di analisi lineare. In questo articolo verrà descritta l’analisi pushover, partendo dai fondamenti teorici, si descriveranno i principi applicativi e non meno importante si metteranno in luce i limiti dell’analisi pushover. E’ opinione dell’autore considerare l’analisi pushover come un approfondito metodo di analisi strutturale, volto alla valutazione di vulnerabilità sismica, ma solo la conoscenza di questi limiti potrà rendere tale metodo anche adeguato allo scopo preposto e consentire ad esso di fornire risultati attendibili.