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Modellazione degli impalcati: quando rimuovere l’ipotesi di infinita rigidezza del piano

L’ing. De Pisapia ci illustra quando le limitazioni geometriche sullo spessore della soletta sono sufficienti a rendere valida l’ipotesi di impalcato infinitamente rigido e quando invece occorre eseguire controlli aggiuntivi

15 Dicembre 2021
modellazione impalcato
Ing. Marco De Pisapia
Ingegnere civile e libero professionista. è autore del blog marcodepisapia.com, dove pubblica articoli dedicati alla progettazione e al calcolo strutturale.

Per la modellazione di una struttura ai fini dell’esecuzione dell’analisi sismica globale, la Normativa Tecnica NTC2018 prescrive di considerare gli orizzontamenti piani come infinitamente rigidi nei seguenti casi:

  • solai realizzati con soletta piena in calcestruzzo armato;
  • solai in latero-cemento con soletta di spessore pari ad  almeno 4 cm;
  • solai misti in legno o in acciaio con soletta in calcestruzzo armato di spessore pari ad almeno 5 cm, collegata agli elementi strutturali in legno o acciaio mediante connettori a taglio.

Ai sensi delle NTC2018 sembrerebbe sufficiente soddisfare le limitazioni geometriche appena elencate per  poter analizzare l’edificio modellando l’impalcato come infinitamente rigido nel piano.

In quest’articolo vedremo quando le limitazioni geometriche sullo spessore della soletta sono sufficienti a rendere valida l’ipotesi di impalcato infinitamente rigido e quando invece occorre che il progettista strutturale esegua dei controlli aggiuntivi per accertarsi della validità di tale ipotesi.

Vedremo inoltre una tecnica di modellazione strutturale che renderà sempre validi i risultati dell’analisi sismica di un edificio, svicolando la validità dei risultati dell’analisi dall’ipotesi sull’infinita rigidezza dell’impalcato.

Impalcato infinitamente rigido: un’ipotesi risalente a più di 30 anni fa

L’ipotesi di impalcato rigido è stata una necessità quando, a seguito dell’entrata in vigore del DM 26 gennaio 1986, divenne obbligatoria l’analisi strutturale di modelli tridimensionale degli edifici, in sostituzione della classica analisi semplificata che schematizzava la struttura come un insieme di telai piani.

L’ipotesi di impalcato rigido si rese necessaria per ridurre il numero di incognite del problema statico e velocizzare il processo di risoluzione, venendo incontro in tal modo alle ridotte capacità di calcolo e di memoria dei computer dell’epoca. Nonostante nell’arco di 30 anni, dal 1986 ad oggi, le capacità di calcolo e di memoria dei computer siano cresciute esponenzialmente, l’ipotesi di impalcato infinitamente rigido nel piano continua ad essere utilizzata per l’analisi strutturale degli edifici, così come prescritto dalle vigenti NTC2018.

 A meno di specifiche valutazioni e purché le aperture presenti non ne riducano significativamente la rigidezza, gli orizzontamenti piani possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano medio a condizione che siano realizzati in calcestruzzo armato, oppure in latero-cemento con soletta in calcestruzzo armato di almeno 40 mm di spessore, o in struttura mista con soletta in calcestruzzo armato di almeno 50 mm di spessore collegata agli elementi strutturali in acciaio o in legno da connettori a taglio opportunamente dimensionati.

Par. 7.2.6 – NTC2018

Impalcato rigido: l’effetto benefico della ridistribuzione delle sollecitazioni

L’assunzione dell’ipotesi di impalcato rigido non ha solo dei vantaggi dal punto di vista computazionale, rendendo più agevole la risoluzione del problema statico. L’implacato rigido ha un effetto benefico sul comportamento statico dell’intero edificio, attuando una ridistribuzione delle sollecitazioni generate dalle azioni orizzontali, fra gli elementi resistenti verticali.

Per rendersene conto si possono osservare le immagini di due modelli strutturali di esempio caricati da una forza orizzontale concentrata […]

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