Edifici di grande altezza: Il calcolo delle tensioni negli elementi verticali a sezione sottile aperta = Tall buildings: Stresses calculation in thin section vertical elements

L’analisi strutturale degli edifici alti può essere eseguita utilizzando i programmi agli elementi finiti (FE), tuttavia, data la complessità di questo tipo di strutture, l’utilizzo di questi modelli può condurre a tempi di computazione elevati, oltre che a budget cospicui. Inoltre, eseguire un’analisi di questo tipo può portare a errori concettuali e a difficoltà di interpretazione del reale comportamento strutturale. In virtù di quanto appena espresso, è stata sviluppata una formulazione analitica, denominata Algoritmo Generale, che grazie ad alcune ipotesi semplificative consente la modellazione di edifici alti in modo semplice e allo stesso tempo sufficientemente accurata il cui utilizzo è molto utile soprattutto in fase di progettazione. Originariamente questa formulazione era piuttosto limitata e permetteva l’analisi solo di alcuni tipi di strutture. Nel corso degli anni, anche grazie al contributo del Prof. Giuseppe Lacidogna, del Dr. Sandro Cammarano, e del Dr. Giuseppe Nitti, sono stati introdotti nuovi algoritmi di calcolo al fine di poter analizzare più tipologie possibili di edifici alti. Di pari passo con lo sviluppo della formulazione analitica, nel corso degli anni è stato creato un codice di calcolo, sviluppato in MATLAB, chiamato TaBu (Tall Building), in grado di calcolare gli edifici alti, permettendo l’analisi in termini di spostamenti, reazioni interne e caratteristiche della sollecitazione. In questo lavoro di tesi è stato creato un algoritmo, basato sulla teoria delle aree settoriali, che implementato in MATLAB, ed integrato all’interno del codice TaBu, consente di calcolare in maniera automatica le tensioni normali e di taglio nei vari punti di una sezione sottile aperta o chiusa. In questo modo, utilizzando il software TaBu, è possibile, oltre che il calcolo automatico di spostamenti, reazioni interne e sollecitazioni, anche il calcolo dello stato tensionale in ogni punto dell’i-esimo elemento irrigidente di un edificio alto. Infine, per validare il software, è stato effettuato il calcolo di un edificio alto presente nella città di Torino: il grattacielo RAI sito in via Cernaia. I risultati ottenuti dimostrano come il codice di calcolo analitico proposto in questo lavoro sia un ottimo strumento per il progetto preliminare di edifici di grande altezza. In particolare, la formulazione proposta fornisce risultati simili a quelli ottenibili tramite l’utilizzo di un modello FEM riducendo notevolmente le tempistiche di computazione che sono proporzionali al quadrato dei gradi di libertà.