Azione sismica su elementi non strutturali

L’azione sismica sugli elementi non strutturali è calcolata da WeStatiX in base a quanto disciplinato dalle NTC2018 o dall’EN1998-1.

Come descritto nei seguenti paragrafi, per determinare l’azione sismica è necessario definire:

• le masse sismiche;
• il coefficiente sismico;
• gli elementi su cui applicare l’azione, la direzione del sisma e il tipo di elemento considerato.

Masse sismiche

Per definire le masse sismiche, dovrai per prima cosa definire tutti i carichi che vuoi che siano considerati come masse durante l’analisi sismica.

Per esempio, se vuoi che il peso proprio sia considerato, devi definire un carico di gravità. Se invece vuoi definire masse concentrate o distribuite, usa i carichi nodali o i carichi concentrati e distribuiti su membri e shell.

Quando hai finito, non ti resta che cliccare su Masse sismiche e combinare i gruppi di carico in cui si trovano le forze che hai definito precedentemente, a cui puoi inoltre applicare un coefficiente.

Non dimenticare che compilando il Nome ti sarà più facile identificare la combinazione di masse che vuoi includere nella tua Azione sismica!

Coefficiente sismico

Il coefficiente sismico è parte fondamentale del calcolo dell’azione sismica. Se vuoi, puoi inserirlo manualmente selezionando l’opzione Input manuale. Se invece selezioni l’opzione Calcolo, dovrai inserire alcuni dati aggiuntivi per permettere a WeStatiX di calcolarlo per te.

Anche in questo caso, assegnare un Nome al coefficiente sismico ti permetterà di trovarlo più facilmente quando dovrai sceglierlo definendo l’Azione sismica.

In ogni caso, menu Norma specifica se vuoi riferiti al calcolo secondo EN1998-1 o secondo le NTC2018.

I parametri richiesti per il calcolo del coefficiente sismico sono quelli necessari al calcolo del coefficiente sismico secondo l’approccio semplificato, e quindi:

\( S_a = \alpha \cdot S \cdot \left[\frac{3 \cdot (1 + z / H)}{1 + (1 – T_a / T_1)^2} – 0.5 \right] \)

In cui:

• \( \alpha\): rapporto tra l’accelerazione massima del suolo \(a_g\) sul sottosuolo tipo A da considerare nello stato limite in esame e la gravità \(g\);
• \(S\): coefficiente che tiene conto della categoria del sottosuolo e delle condizioni topografiche;
• \(T_a\): il periodo fondamentale di vibrazione dell’elemento non strutturale;
• \(T_1\): il periodo fondamentale di vibrazione della struttura nella direzione considerata;
• \( z\): l’altezza del centro di gravità dell’elemento non strutturale misurata dal piano di fondazione;
• \( H\): l’altezza dell’edificio misurata dal piano di fondazione.

Tipo di sottosuolo

Seleziona dal menu a tendina il tipo di sottosuolo per la valutazione dell’azione sismica locale in conformità alla normativa di riferimento: esso è necessario per il calcolo dell’accelerazione massimo al suolo \( a_g \)

Distanza dalla fondazione \(z\)

L’altezza del centro di gravità dell’elemento non strutturale misurata dal piano di fondazione.

Altezza dell’edificio \( H\)

L’altezza dell’edificio misurata dal piano di fondazione. Nota che questo è utile sia al calcolo del coefficiente sismico, sia al calcolo semplificato del periodo dell’edificio.

Periodo dell’edificio \(T_1\)

Se conosci il periodo dell’edificio in cui è situato l’elemento non strutturale che hai modellato, puoi inserirlo manualmente se selezioni l’opzione corrispondente.

In alternativa, puoi scegliere Calcolo semplificato ed scegliere il tipo di struttura in modo che il periodo sia stimato sulla pase della seguente espressione semi empirica (vedi EN 1998-1:2004 Par.3 Eq.4.6 o similmente la circolare esplicativa NTC2018, Par.C7.3.3.2)

\( T = C \cdot H ^ {3/4} \)

Periodo dell’elemento non strutturale \(T_a\)

Analogamente a quanto riportato nel paragrafo precedente per il periodo dell’edificio, il periodo dell’elemento può essere:

• inserito manualmente con Input manuale
• calcolato in modo semplificato usando la stessa espressione, selezionando Calcolo semplificato: in questo caso viene richiesto di inserire ance il tipo di struttura dell’elemento e la sua altezza.
• calcolato tramite analisi modale, selezionando Analisi modale: potrai quindi inserire il numero di modi di vibrare da calcolare. A seguito dell’analisi, WeStatiX selezionerà automaticamente il modo di vibrare con la maggior massa partecipante nella direzione del sisma.

Nota che, in particolare per sistemi molto semplici, incrementare il numero di modi di vibrare da calcolare può essere contro produttivo e portare ad errori numerici.

Accelerazione \(a_g\)

L’accelerazione al suolo \(a_g\) può essere inserita manualmente, unitamente al fattore di importanza necessario al calcolo dell’azione sismica secondo l’Eurocodice.

Nota che se la normativa selezionata è NTC2018, è possibile inoltre calcolare l’accelerazione a partire dalle coordinate, grazie all’opzione Enter coordinates.: potrai quindi inserire latitudine e longitudine del sito su cui si trova l’edificio, o selezionarlo direttamente dalla mappa. Non dimenticare di inserire anche il tempo di ritorno!

Nota che il calcolo dell’accelerazione a partire dalle coordinate è possibile solo su punti appartenenti al suolo italiano.

Azione sismica

Ora hai tutti gli elementi che ti servono per definire l’azione sismica.

• In Membri e Shell puoi inserire gli indici degli elementi su cui vuoi che l’azione sismica sia calcolata. Nel caso tu voglia applicarla a tutto il modello, puoi scrivere semplicemente all in entrambi i campi, così che tutte le entità siano selezionate.
• Puoi inoltre selezionare la Direzione verticale, nonché la direzione in cui è diretta la forza di gravità. Ricorda che solo le componenti delle masse sismiche concordi a questa direzione vengono considerate!
• Masse sismiche qui potrai selezionare dal menu a tendina la combinazione di masse che hai definito al punto precedente. Se hai assegnato il nome alla massa sismica, allora lo riconoscerai nel menu a tendina, altrimenti vedrai solo l’indice della combinazione.
• Specifica la direzione del sisma selezionando una delle direzioni globali dal menu Direzione. L’azione verrà quindi calcolata in accordo al verso positivo della tua scelta: se vuoi considerarla nell’altro verso, ti basterà inserire questo carico con coefficiente negativo nelle Combinazioni di carico
• Puoi quindi selezionare il Coefficiente sismico tra tutti quelli definiti in accordo al paragrafo precedente. Anche in questo caso, se hai assegnato un nome lo riconoscerai nel menu a tendina, altrimenti vedrai solo l’indice della combinazione.
• Infine, dovrai specificare il Tipo di elemento rappresentato dal tuo modello, che sarà utile a determinare il fattore di struttura dell’elemento \(q_a\) (vedi anche  Tab.4.4 EN1998-1)