Normative sismiche italiane

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1 pag. 98 Normative sismiche italiane 1783 norme dopo il terremoto della Calabria: muratura intelaiata, limitazione di altezza. Edifici esistenti: riduzione di altezza 1908 norme sismiche locali dopo il terremoto di Messina (dibattito tra aumento di resistenza alle forze orizzontali e criteri di isolamento) 1962 prime normative sismiche italiane per le nuove costruzioni: distribuzione di forze statiche equivalenti uniforme sull altezza 1975 nuova edizione: distribuzione di forze statiche equivalenti secondo prima forma modale; possibile l analisi dinamica 1986 nuova edizione: zone sismiche di tre categorie indicazioni per edifici esistenti (adeguamento/miglioramento) 1996 nuova edizione: introduzione degli stati limite 2003 ordinanza 2008 NTC (2009 circ. esplicativa) cap. 8 (esistente) adeguamento/miglioramento/intervento locale) In questa immagine e nelle seguenti si illustrano i concetti di miglioramento ed adeguamento sismico dell esistente, che sono recepiti da questa norma. Il miglioramento sismico, meno stringente come requisiti, si applica in particolare ai beni monumentali. La norma, rispetto al passato, comprende anche il caso di intervento locale, tipico della riparazione del danno sismico. 1

2 pag. 99 Edizione 1975 (solo edifici nuovi) : distribuzione di forze statiche equivalenti secondo prima forma modale; possibile l analisi dinamica Regione autonoma Friuli-Venezia Giulia Legge Regionale 20 giugno 1977, n. 30 Raccomandazioni per la riparazione strutturale degli edifici in muratura...ecc.... Edizione 1986: zone sismiche di tre categorie indicazioni per edifici esistenti (adeguamento/miglioramento) 1986 (punto C.9) : Definizione adeguamento e miglioramento Condizioni di obbligatorietà dell adeguamento - ampliamento e sopraelevazione di edifici - variazioni destinazione (incremento carichi > 20%) - interventi strutturali (trasformazione dell organismo edilizio, alterazione del comportamento globale, ecc.) Provvedimenti tecnici di intervento Interventi di adeguamento delle costruzioni in - muratura - cemento armato - struttura metallica

3 pag : Si definisce intervento di adeguamento l esecuzione di un complesso di opere che risultino necessarie per rendere l edificio atto a resistere alle azioni sismiche definite ai punti C.9.5.3, ecc. Si definisce intervento di miglioramento l esecuzione di una o più opere riguardanti i singoli elementi strutturali dell edificio con lo scopo di conseguire un maggior grado di sicurezza senza peraltro modificarne in maniera sostanziale il comportamento globale Testo unico delle disposizioni legislative in materia di beni culturali e ambientali: "Per restauro si intende l'intervento diretto sul manufatto volto a mantenerne l'integrità materiale e ad assicurare la conservazione e la protezione dei suoi valori culturali". "Nel caso di beni immobili situati nelle zone dichiarate a rischio sismico in base alla normativa vigente il restauro comprende l'intervento di miglioramento strutturale ". Decreto Legislativo 29 ottobre 1999

4 pag : ordinanza punto 11: edifici esistenti 1. Generalità: Il progetto riflette lo stato delle conoscenze al tempo della costruzione il progetto può contenere difetti di impostazione concettuale e di realizzazione non immediatamente visibili tali edifici possono essere stati soggetti a terremoti passati o altre azioni accidentali i cui effetti non sono manifesti Condizioni di obbligatorietà dell adeguamento - ampliamento e sopraelevazione di edifici - variazioni destinazione (incremento carichi > 20%) - interventi strutturali (trasformazione dell organismo edilizio, alterazione del comportamento globale, ecc.) È prevista la possibilità di interventi di miglioramento, inoltre E consentito alle regioni consentire per gli interventi di adeguamento, un miglioramento controllato della vulnerabilità, riducendo i livelli di protezione sismica e quindi l entità delle azioni sismiche da considerare per i diversi stati limite. Per gli edifici di particolare importanza artistica,, è consentito derogare da quanto prescritto nelle presenti norme, nei casi in cui questo comporti l esecuzione di interventi incompatibili con le esigenze di tutela e di conservazione del bene culturale In tal caso, peraltro, è richiesto di calcolare i livelli di accelerazione del suolo corrispondenti al raggiungimento di ciascuno stato limite... nella situazione precedente e nella situazione successiva all eventuale intervento.

5 pag. 102 NTC: Adeguamento (obbligo come in precedenza, con variazione di uso o classe, ma con incremento dei carichi del 10%) Miglioramento tutti gli altri casi Intervento locale/riparazione NB Nelle NTC originali vi è molto poco sugli interventi, ma dettagli sono dati nella circolare 8 COSTRUZIONI ESISTENTI 8.1 OGGETTO 8.2 CRITERI GENERALI 8.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 8.4 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI 8.5 PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E LA REDAZIONE DEI PROGETTI 8.6 MATERIALI 8.7 VALUTAZIONE E PROGETTAZIONE IN PRESENZA DI AZIONI SISMICHE

6 pag CRITERI GENERALI La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU; nel caso in cui si effettui la verifica anche nei confronti degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente. Le verifiche agli SLU possono essere eseguite rispetto alla condizione di salvaguardia della vita umana (SLV) o, in alternativa, alla condizione di collasso (SLC). 8.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando ricorra anche una delle seguenti situazioni: riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni), situazioni di funzionamento ed uso anomalo, deformazioni significative imposte da cedimenti del terreno di fondazione; provati gravi errori di progetto o di costruzione; cambio della destinazione d uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o della classe d uso della costruzione; interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la capacità o ne modifichino la rigidezza. La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se: l uso della costruzione possa continuare senza interventi; l uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell uso); sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante. La valutazione della sicurezza dovrà effettuarsi ogni qual volta si eseguano interventi di adeguamento, miglioramento e riparazione.

7 Dalla CIRCOLARE, pag. 104 Dall obbligatorietà della verifica è normalmente esclusa la situazione determinata da una variazione delle azioni che interviene a seguito di una revisione della normativa, per la parte che definisce l entità delle azioni. È evidente che provvedimenti sono necessari e improcrastinabili nel caso in cui non siano soddisfatte le verifiche relative alle azioni controllate dall uomo, ossia prevalentemente ai carichi permanenti e alle altre azioni di servizio; più complessa è la situazione che si determina nel momento in cui si manifesti l inadeguatezza di un opera rispetto alle azioni ambientali, non controllabili dall uomo e soggette ad ampia variabilità nel tempo ed incertezza nella loro determinazione. In tal caso non si può pensare di imporre l obbligatorietà dell intervento o del cambiamento di destinazione d uso o, addirittura, la messa fuori servizio dell opera, non appena se ne riscontri l inadeguatezza. Le decisioni da adottare dovranno necessariamente essere calibrate sulle singole situazioni (in relazione alla gravità dell inadeguatezza, alle conseguenze, alle disponibilità economiche e alle implicazioni in termini di pubblica incolumità). Saranno i proprietari o i gestori delle singole opere, siano essi enti pubblici o privati o singoli cittadini, a definire il provvedimento più idoneo, eventualmente individuando uno o più livelli delle azioni, commisurati alla vita nominale restante e alla classe d uso, rispetto ai quali si rende necessario effettuare l intervento di incremento della sicurezza entro un tempo prestabilito. 8.4 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI.. Per i beni di interesse culturale in zone dichiarate a rischio sismico, ai sensi del comma 4 dell art. 29 del D. lgs. 22 gennaio 2004, n. 42 Codice dei beni culturali e del paesaggio, è in ogni caso possibile limitarsi ad interventi di miglioramento effettuando la relativa valutazione della sicurezza. dalla CIRCOLARE, Per i beni tutelati gli interventi di miglioramento sono in linea di principio in grado di conciliare le esigenze di conservazione con quelle di sicurezza, ferma restando la necessità di valutare quest ultima. Tuttavia, per la stessa ragione, su tali beni devono essere evitati interventi che insieme li alterino in modo evidente e richiedano l esecuzione di opere invasive, come può avvenire nel caso di ampliamenti o sopraelevazioni, o l attribuzione di destinazioni d uso particolarmente gravose.

8 pag. 105 Linee guida BBCC (direttiva PCM 12 ottobre 2007) 2.4 Livelli di protezione sismica 3.2 Definizione dell accelerazione orizzontale del terreno ecc. Tutti i riferimenti all azione sismica delle linee guida andrebbero rivisti e modificati alla luce del DM Le linee guida risentono in modo eccessivo dell ordinanza e tendono a far prevalere gli aspetti di sicurezza su quelli della conservazione. Esempio: le azioni da considerare aumentano al crescere della rilevanza.

9 pag. 106

10 pag PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E LA REDAZIONE DEI PROGETTI -analisi storico critica -rilievo -caratterizzazione meccanica dei materiali -livelli di conoscenza e fattori di confidenza -azioni: = nuove costruzioni 8.6 MATERIALI: quelli delle norme, i materiali innovativi sono possibili purché Non specificati nella norma, v. circolare

11 pag LIVELLI DI CONOSCENZA E FATTORI DI CONFIDENZA Come già nell Ordinanza del 2003 e nell eurocodice 8 la norma impone di valutare la qualità delle informazioni che si possono acquisire sulla costruzione per la quale si prevedono interventi, nell ottica di considerare gli effetti delle incertezze per una più uniforme trattazione della sicurezza. Ne nasce la definizione di un fattore di conoscenza che si applica sia alle proprietà dei materiali che al fattore di struttura. 19

12 pag. 109 Livelli di conoscenza (LC): da geometria, dettagli strutturali, qualità e disposizione armature nel c.a.,, collegamenti nell acciaio, collegamenti tra elementi strutturali diversi, elementi non strutturali collaboranti, materiali e loro proprietà meccaniche LC da LC scelta del metodo di analisi, valori caratteristici materiali, coefficienti di sicurezza LC1 - conoscenza limitata LC2 - conoscenza adeguata LC3 - conoscenza accurata

13 pag. 110

14 pag. 111 Applicazione: Vedendo direttamente i criteri di verifica relativi alle costruzioni in c.a. e acciaio in zona sismica (8.7.2), la circolare indica al paragrafo C i metodi e propone la tabella C8.4 Verifica: criteri elementi duttili: confronto deformazioni indotte da azione sismica con limite di deformabilità dell elemento fragili: confronto forze indotte e resistenze

15 pag VALUTAZIONE E PROGETTAZIONE IN PRESENZA DI AZIONI SISMICHE costruzioni in muratura costruzioni in c.a. o in acciaio edifici misti criteri e tipi di intervento progetto dell intervento (SLU ed eventualmente SLE)

16 pag. 113 Importante: analisi sismica globale + analisi meccanismi locali Un breve testo cui corrispondono vari paragrafi nella circolare: C requisiti di sicurezza C azione sismica C combinazione delle azioni C metodi di analisi globale e criteri di verifica C modelli di capacità C metodi di analisi dei meccanismi locali C edifici semplici C criteri per la scelta dell intervento C modelli di capacità per il rinforzo E nell appendice C8A: stima livelli di conoscenza e fattori di confidenza (con tabelle) nuove tabelle dei parametri meccanici delle murature aggregati edilizi (con verifica semplificata) analisi dei meccanismi locali di collasso criteri per interventi di consolidamento di edifici in muratura calcolo rotazioni di collasso per elementi in c.a. e acciaio Modelli di capacità per il rinforzo di elementi in c.a. Per l analisi degli edifici in muratura la norma contiene alcuni punti importanti, che si trovano nella circolare e nelle sue appendici. I punti riguardano: Le caratteristiche meccaniche dei vari tipi di muratura, che aggiornano le tabelle fornite nell Ordinanza e che a loro volta sostituivano una tabella contenuta in una circolare ministeriale del 1981; Indicazioni per gli aggregati edilizi tipici dei centri storici, per i quali sono fornite indicazioni per individuare l unità strutturale e per l analisi strutturale (possono essere trascurati gli effetti torsionali in particolari condizioni); L analisi dei meccanismi locali di collasso: da tempo si era riconosciuto che in edifici storici e monumentali si realizzano crisi che investono zone limitate dell edificio secondo schemi di cinematismo per blocchi rigidi; per questi è possibile valutare l azione orizzontale limite, da confrontare con quella prevista per la verifica sismica al sito, secondo il metodo cinematico dell analisi limite; l analisi per meccanismi è richiesta dalla norma per le situazioni in cui si prevede che tali cinematismi possano svilupparsi; la norma indica, nell appendice alla circolare, le modalità di calcolo dell equilibrio limite senza e con effetti del secondo ordine e sono disponibili abachi di meccanismi per tale valutazione; Criteri per interventi di consolidamento che siano compatibili con l azione sismica. I primi tre punti sono illustrati nelle immagini seguenti, il quarto è solo riassunto in quanto oggetto di una presentazione successiva. 28

17 pag

18 pag. 115

19 pag. 116 Il problema degli aggregati Per gli edifici in aggregato, tipici dei centri storici, ma Effetti degli edifici adiacenti, Metodi di calcolo particolari e semplificati, Necessità di definire l unità strutturale

20 pag. 117 Il problema degli aggregati Analisi per meccanismi Negli edifici esistenti in muratura spesso avvengono collassi parziali per cause sismiche, in genere per perdita dell equilibrio di porzioni murarie Meccanismi locali si verificano prevalentemente per azioni perpendicolari al loro piano, mentre nel caso di sistemi ad arco anche nel piano. Le verifiche possono essere svolte tramite l analisi limite dell equilibrio, secondo l approccio cinematico, che si basa sulla scelta del meccanismo di collasso e la valutazione dell azione orizzontale che attiva tale cinematismo.

21 pag. 118 L osservazione e la catalogazione di meccanismi parziali iniziò con il terremoto del Friuli, 1976 È divenuto un linguaggio per la stima di vulnerabilità e per la descrizione del danno Esempio:

22 Differenti meccanismi di facciata pag. 119

23 Come metodo di calcolo: pag. 120 Per ogni meccanismo ritenuto significativo, il metodo si articola nei seguenti passi: -Trasformazione di una parte della costruzione in sistema labile (catena cinematica) -Valutazione del moltiplicatore orizzontale dei carichi che lo attiva (analisi lineare) Valutazione dell evoluzione del moltiplicatore orizzontale al crescere dello spostamento (di un punto di controllo) fino a forza orizzontale nulla -Trasformazione in curva di capacità e valutazione dello spostamento ultimo di collasso (analisi non lineare) Verifiche di sicurezza Un esempio

24 pag. 121 I due meccanismi e le relative grandezze Infine, gli interventi ALLEGATO C8A.5 CRITERI PER GLI INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DI EDIFICI IN MURATURA si forniscono criteri generali di guida agli interventi. Gli interventi di consolidamento vanno applicati, per quanto possibile, in modo regolare ed uniforme alle strutture. L esecuzione di interventi su porzioni limitate dell edificio va opportunamente valutata e giustificata calcolando l effetto in termini di variazione nella distribuzione delle rigidezze. Particolare attenzione deve essere posta anche alla fase esecutiva degli interventi, onde assicurare l effettiva efficacia degli stessi, in quanto l eventuale cattiva esecuzione può comportare il peggioramento delle caratteristiche della muratura o del comportamento globale dell edificio.

25 pag. 122 Alcune possibili tipologie di intervento: Interventi volti a ridurre le carenze dei collegamenti Interventi volti a ridurre le spinte di archi e volte Interventi volti a ridurre l eccessiva deformabilità dei solai Interventi in copertura Interventi che modificano la distribuzione degli elementi verticali resistenti Interventi volti ad incrementare la resistenza nei maschi murari Pilastri e colonne Interventi volti a rinforzare le pareti attorno alle aperture Interventi alle scale Interventi volti ad assicurare i collegamenti degli elementi non strutturali Interventi in fondazione Realizzazione di giunti sismici

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