DDBD

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In questo capitolo viene presentato un procedimento alternativo di progettazione antisismica, sviluppato tra Stati Uniti e Nuova Zelanda negli ultimi dieci-quindici anni grazie al lavoro svolto fra gli altri da Priestley, Kowalsky e Paulay, e comunemente noto come “Direct Displacement-Based Design” (DDBD). Esso può essere considerato come una particolare interpretazione dei principi fondamentali espressi da tutte quelle metodologie progettuali che, sempre utilizzando una terminologia anglosassone, sono generalmente definite come “Performance-Based Design” (PBD) o “Performance-Based Earthquake Engineering” (PBEE).

Come verrà infatti sottolineato in seguito, gli eventi sismici e le conseguenze che questi possono avere sull’integrità strutturale degli edifici, e dei sistemi strutturali in generale, hanno comportato un graduale e costante mutamento degli approcci progettuali spostando l’attenzione verso il nuovo concetto di “performance globale” di un determinato sistema strutturale ed il conseguente sviluppo dei cosiddetti “performance-based designs” precedentemente menzionati. Soprattutto negli ultimi anni infatti, questo semplice, ma al tempo stesso fondamentale concetto, ha contribuito in maniera fondamentale alla diffusione ed allo sviluppo di tecniche di progettazione il cui scopo principale è la realizzazione di un determinato sistema strutturale capace di raggiungere un ben definito e prefissato livello di danneggiamento per un altrettanto ben specificato livello di intensità sismica.

Le tradizionali linee guida per la progettazione di edifici suggerite dalle attuali normative, quali lo UBC-97, l’EC8 e la nuova normativa italiana sono tipicamente Forced-Based.

I metodi basati sul PBD e del DDBD sono una logica conseguenza delle lacune sia tecniche che concettuali caratterizzanti le procedure di progettazione “Forced-based”. In queste ultime non risulta evidente, in modo particolare, la diretta relazione esistente fra un determinato livello di performance e la massima deformazione strutturale (fornita per esempio negli edifici multi-piano in termini di massimo rapporto tra gli spostamenti di piano) ed è inconsistente valutare la duttilità strutturale globale attraverso un semplice, ed uniforme, coefficiente di riduzione della risposta elastica del sistema. Un approccio di questo tipo non tiene in considerazione una numerosa serie di fattori.

In primo luogo, le forze elastiche riguardanti tutti i modi di vibrare della struttura vengono ridotte in modo uniforme utilizzando un unico coefficiente e quindi trascurando il fatto che le azioni inelastiche perdono di importanza man mano che si considerano le frequenze superiori a quella fondamentale. In aggiunta, l’influenza della geometria del sistema e della distribuzione della flessibilità dei vari elementi non entrano mai in gioco, nonostante siano entrambi dei fattori altamente importanti nella valutazione della dipendenza tra gli spostamenti laterali ed i corrispettivi livelli di duttilità.

La metodologia DDBD, fissa all’inizio dell’intera fase progettuale un determinato livello di danneggiamento del sistema strutturale (generalmente, negli edifici multi-piano, in termini di massimo rapporto tra gli spostamenti di piano ammissibile), per poi andare a definire gli spostamenti laterali di progetto ai vari livelli sulla base del primo modo di vibrare “inelastico” della struttura. Successivamente, le caratteristiche strutturali del sistema ad un grado di libertà associato vengono ricavate imponendo l’equivalenza energetica fra le due strutture e modellando lo smorzamento elastico e quello di tipo isteretico fornito dalla non linearità del sistema reale attraverso uno smorzamento viscoso equivalente. L’analisi vera e propria viene perciò completata con riferimento ad un sistema elastico lineare ad un grado di libertà (caratterizzato da una rigidezza secante equivalente) e ad uno spettro degli spostamenti elastico avente le ordinate ridotte in base al valore dello smorzamento equivalente sopra citato. Il taglio globale alla base viene infine distribuito ai vari livelli con riferimento agli spostamenti imposti all’inizio della fase di progetto e l’armatura dei vari elementi viene ad essere dimensionata andando a considerare le azioni prodotte dalla particolare distribuzione laterale delle forze inerziali appena descritta.

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