Il calcolo sismico che riguarda, sostanzialmente, l’intero territorio nazionale, può essere condotto con il metodo statico o dinamico. Come già illustrato in apertura, possono essere rispettate tutte le prescrizioni delle norme pubblicate a partire dal DM 96 fino al DM 14/1/2008, ma possono essere impostate generiche analisi dinamiche con lo spettro di risposta.
Per ciascuna combinazione di carico statica MasterSap determina lo stato deformativo e di sollecitazione della struttura. Nel caso dell’analisi sismica statica, in relazione all’eccentricità accidentale dichiarata, ( come esplicitamente imposto dalle recenti norme) vengono automaticamente impostati i momenti torcenti di piano.
L’analisi dinamica modale determina modi propri di vibrazione e risposta spettrale, provvedendo alla combinazione dei modi. Per effetto dell’eccentricità accidentale vengono lanciate quattro elaborazioni, ciascuna contraddistinta da una diversa posizione del centro di massa. Sui risultati delle quattro analisi dinamiche si procede per inviluppo per determinare gli effetti complessivi delle azioni sismiche agenti in direzione X, Y ed eventualmente, Z.
Si procede quindi alla combinazione delle 2 o 3 componenti dell’azione sismica (X, Y, Z), applicando una delle modalità contemplate dalla norma, in base alle scelte dell’utente, e si procede infine alla sovrapposizione di tali effetti con i risultati statici corrispondenti.
Si sottolinea che l’esigenza di realizzare 4 analisi dinamiche distinte comporta anche la necessità di disporre di un solutore molto veloce come LiFE, in grado di portare rapidamente a termine tutte le elaborazioni.
Viene effettuato il controllo della massa eccitata.
Importante per un giudizio sull’impostazione strutturale risulta la determinazione dei centri di massa e di rigidezza della struttura, che vengono, per ovvia comodità, rappresentati anche graficamente.
Per la valutazione degli spostamenti associati allo stato limite ultimo e allo stato limite di danno sono implementate specifiche rappresentazioni; nel caso dello s.l.d. vengono calcolate le deformazioni relative di piano.
Vengono effettuati gli specifici controlli previsti dalle NTC 2008, ma già contemplate nell’OPCM 3274. In particolare vengono effettuate le verifiche sugli effetti del secondo ordine, che comporta la determinazione delle azioni complessive verticali e taglianti agenti a livello di piano e degli spostamenti di interpiano. Inoltre vengono esercitati i controlli relativi alla regolarità dell’edificio in altezza, con particolare riferimento al controllo delle variazioni di massa e rigidezza nello sviluppo complessivo della struttura (integrate da quelle di resistenza perfezionate in fase di dimensionamento). Viene determinata la percentuale di azione tagliante assorbita da pilastri e pareti, ma anche da una generica sottostruttura verticale liberamente definita dall’utente.
Un importante ambito applicativo, che merita qualche approfondimento specifico, è rappresentato dalle opere in muratura la cui modellazione può essere realizzata in modo del tutto generale, coinvolgendo l’intera struttura oppure una sua generica parte (una o più pareti, un portale, una volta etc.). Possono così essere analizzati i meccanismi resistenti di primo modo, oppure di secondo modo. Vengono rispettati i suggerimenti delle NTC in merito alle modalità dell’analisi strutturale e della verifica degli edifici in muratura.
La nostra raccomandazione, in fase di modellazione, è di descrivere le pareti mediante elementi bidimensionali, in modo da rappresentare degnamente il comportamento scatolare dell’edificio, anche se MasterSap consente pure l’adozione di schemi a telaio a nodi rigidi composti da elementi monodimensionali (maschi murari e travi di collegamento).
Osserviamo che l’approccio a “telaio” risulta più incerto ed approssimato e la problematicità della modellazione si evidenzia subito, non appena si tenta di individuare correttamente le varie aste che compongono il telaio e che dovrebbero, nella loro essenzialità “monodimensionale”, dar corpo a un organismo strutturale che è, invece, tipicamente tridimensionale. Conseguenza immediata di questo approccio è una sovrastima delle azioni flettenti e, tipicamente, il fallimento della verifica a taglio che deve coinvolgere la sola parte compressa della sezione. Nonostante l’evidente semplificazione, lo schema a “telaio” viene adottato, in modo univoco, da diverse procedure software alternative, ma anche in questa ipotesi MasterSap offre delle opzioni aggiuntive, affiancando ai “maschi murari”, ai “traversi”, ai “conci rigidi”, altri strumenti di modellazione che consentono di rappresentare meglio, ad esempio, i movimenti di corpo rigido. Con MasterSap, quindi, anche per la muratura, l’utente è libero di scegliere la soluzione più appropriata, che si riflette anche nelle modalità di verifica, come illustriamo nel seguito, trattando di MasterMuri.
MasterSap consente anche di progettare strutture con isolamento sismico utilizzando dispositivi a comportamento lineare. Sono già stati progettati alcuni edifici provvisti di isolatori.
Resta da aggiungere che MasterSap consente di applicare pienamente l’Eurocodice 8 (a cui le ultime norme tecniche nazionali si ispirano), prevedendo, fra l’altro, la registrazione, in appositi archivi, dei parametri caratteristici degli spettri di risposta dei Paesi interessati dagli Eurocodici. Per i Paesi rimanenti è sempre possibile definire liberamente lo spettro di risposta (s.l.u, s.l.d., elastico) da applicare alla struttura.
Esaurita la descrizione delle principali funzioni di modellazione, passiamo ora ai programmi applicativi specificamente dedicati al progetto e al disegno di opere in cemento armato, acciaio, alluminio, legno e muratura. Bisogna sottolineare che in ogni caso non si esce mai dall’ambiente di MasterSap, che integra al suo interno tutte le funzioni di modellazione, analisi, dimensionamento e disegno.