Le Nuove Normative Tecniche per le costruzioni antisismiche

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1 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Le Nuove Normative Tecniche per le costruzioni antisismiche Edoardo Cosenza Dipartimento di Analisi e Progettazione Strutturale Università di Napoli Federico II

2 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 EDIFICI ESISTENTI Requisiti di sicurezza Stato Limite di Danno Limitato: i danni alla struttura sono di modesta entità senza significative escursioni in campo plastico. Resistenza e rigidezza degli elementi portanti non sono compromesse e non sono necessarie riparazioni. Gli elementi non strutturali presentano fessurazioni diffuse suscettibili di riparazioni di modesto impegno economico. Le deformazioni residue sono trascurabili. Evento con T=72 anni, 50% in 50 anni Stato Limite di Danno Severo: la struttura presenta danni importanti, con significative riduzioni di resistenza e di rigidezza laterali. Gli elementi non strutturali sono danneggiati ma senza espulsione di tramezzi e tamponature. Data la presenza di deformazioni residue la riparazione risulta in genere non conveniente. Evento con T=475 anni, 10% in 50 anni Stato Limite di Collasso: la struttura è fortemente danneggiata, con ridotte caratteristiche di resistenza e rigidezza laterali residue, appena in grado di sostenere i carichi verticali. La maggior parte degli elementi non strutturali sono distrutti. L edificio presente un fuori piombo significativo e non sarebbe in grado di subire senza collasso ulteriori, anche modeste, acccelerazioni al suolo. Gli Stati Limite di Danno Severo e di Danno Limitato corrispondono agli SLU e SLD definiti per gli edifici di nuova costruzione. Lo Stato Limite di Collasso corrisponde ad un azione di progetto più elevata, caratterizzata da una più bassa probabilità di superamento, non superiore al 2% in 50 anni

3 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 EDIFICI ESISTENTI Requisiti di sicurezza Stato Limite di Danno Limitato: i danni alla struttura sono di modesta entità senza significative escursioni in campo plastico. Resistenza e rigidezza degli elementi portanti non sono compromesse e non sono necessarie riparazioni. Gli elementi non strutturali presentano fessurazioni diffuse suscettibili di riparazioni di modesto impegno economico. Le deformazioni residue sono trascurabili. Evento con T=72 anni, 50% in 50 anni Stato Limite di Danno Severo: la struttura presenta danni importanti, con significative riduzioni di resistenza e di rigidezza laterali. Gli elementi non strutturali sono danneggiati ma senza espulsione di tramezzi e tamponature. Data la presenza di deformazioni residue la riparazione risulta in genere non conveniente. Evento con T=475 anni, 10% in 50 anni Stato Limite di Collasso: la struttura è fortemente danneggiata, con ridotte caratteristiche di resistenza e rigidezza laterali residue, appena in grado di sostenere i carichi verticali. La maggior parte degli elementi non strutturali sono distrutti. L edificio presente un fuori piombo significativo e non sarebbe in grado di subire senza collasso ulteriori, anche modeste, acccelerazioni al suolo. Gli Stati Limite di Danno Severo e di Danno Limitato corrispondono agli IMPOSTAZIONE TOTALMENTE PROBABILISTICA METODO AGLI STATI LIMITE Progettazione a danno probabilisticamentecontrollato SLU e SLD definiti per gli edifici di nuova costruzione. Lo Stato Limite di Collasso corrisponde ad un azione di progetto più elevata, caratterizzata da una più bassa probabilità di superamento, non superiore al 2% in 50 anni

4 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Stato Limite Danno Leggero (SLD) Severo (SLU) Collasso STATI LIMITE SISMICI Stato Struttura Agibile conviene demolire non resiste a replica Acceleler. progetto a g /2.5 a g 1.5a g Limitazioni d r /h<0.005 θ<0.75θ u θ<θ u Prob. superam. in 50 anni 50% 10% 2% Periodo ritorno in anni

5 LIVELLI DI PROTEZIONE FUTURA IN ITALIA E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Stato Limite Danno Leggero Danno Severo Collasso Suolo A 0.14g 0.06g, 0.10g 0.35g 0.15g, 0.25g 0.525g 0.225g, 0.375g Se/ag 10%-50%: /2.5 10%-2%: x1.5 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Suoli B, C, E 0.175g 0.075g,0.125g 0.438g 0.188g,0.313g 0.656g 0.281g,0.469g Suolo D 0.189g 0.081g,0.135g 0.473g 0.203g,0.338g 0.709g 0.304g,0.506g Suolo A Suolo B, C, E Suolo D Probabilità superamento in 50 anni 50% 10% 2% 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 T [sec]

6 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 ANCONA (1972): a max = g GEMONA (1976): a max = g CALITRI (1980): a max = g 0.1g COLFIORITO (1997): a max = g 0.07g NOCERA UMBRA (1997): a max = g SAN SALVADOR (1985): a max = g 0.04g NAHANNI (1985): a max = 1.10 g??? CILE (1985): a max = g KOBE (1995): a max = g TAIWAN (1999): a max > g

7 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre mo perc. 50% in 50 anni (T=72) C. Meletti, V. Montaldo, M. Stucchi INGV, Milano Marzo 2005 PGA max = 0.135

8 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre mo perc. 10% in 50 anni (T=475) C. Meletti, V. Montaldo, M. Stucchi INGV, Milano Marzo 2005 PGA max = 0.278

9 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre mo perc. 5% in 50 anni (T=1000) C. Meletti, V. Montaldo, M. Stucchi INGV, Milano Marzo 2005 PGA max = 0.403

10 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre mo perc. 2% in 50 anni (T=2500) C. Meletti, V. Montaldo, M. Stucchi INGV, Milano Marzo 2005 PGA max = 0.625

11 Rapporti tra mediane E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Questi sono i rapporti tra mediane dei siti analizzati. Si staccano dal comportamento medio soprattutto la Sicilia orientale e il Belice.

12 Spettri elastici zona PRG 2Napoli E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Se/ag 0.25g 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 SUOLO 0.84g Gran parte del 0.78g Comune di Napoli 0.625g Banco di tufo a meno di 5m 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 T [sec] Suolo A Suolo B, C, E Suolo D Parte Area Orientale di Napoli m

13 Spettri elasticizona 2PRG Napoli E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Se/ag 0.25g 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, g 0.78g 0.625g 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3, Parte Area Orientale di Napoli T [sec] Suolo A Suolo B, C, E Suolo D 1930

14 Napoli, 1962 Vittima a Via settembrini E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005

15 Comportamenti sismicamente equivalenti E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Forza I COMPORTAMENTI SONO EQUIVALENTI (Per il sisma dello SLU) Comportamento ELASTICO Comportamento B Più RESISTENZA, meno DUTTILITA Comportamento A Più DUTTILITA, meno RESISTENZA Spostamento

16 CRITERIO DELLA STESSA ENERGIA CRITERIO DELLO STESSO SPOSTAMENTO Park & Paulay 1975 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005

17 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Comportamenti sismicamente equivalenti (criterio max spostamento) Forza ESEMPIO: Si può ridurre l azione elastica mediante un FATTORE DI STRUTTURA 4 SE la struttura ha DUTTILITA 4 F e F B F A δ A δ B δ U F F F F e B e A = = δ u δ B δ u δ A F F B A = = Fe δ /δ Riduzione forze : Fattore Spostamento di Struttura q = Duttilità u Fe δ /δ u B A

18 F = a S S ( T ) e g e m F F = e = d q F e µ F µ d e g e = F = a S S ( T ) m = costante F d,b F d,a µ B µ A Nuove costruzioni E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 RESISTENZA DUTTILITA µ B =0.7µ A F d,b =1.43F d,a

19 F µ d e g e = F = a S S ( T ) m = costante Costruzioni esistenti F E µ E E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 RESISTENZA DUTTILITA

20 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 Column shear (kn) RESISTENZA 5 0 CRACKING INITIATION IN THE JOINT REGION W C Rinforzo di Nodi trave-colonna W+R C W+R W Story drift angle (%) AT FAILURE OF THE SUBASSEMBLAGE W+R+J DUTTILITA

21 GERARCHIA DELLE RESISTENZE (CORRETTA!) Anello duttile meno resistente Anello fragile piu resistente Comportamento GLOBALE DUTTILE Forza Forza Forza RESISTENZA GLOBALE CONDIZIONATA DALL ANELLO DUTTILE = + = + Spostamento Spostamento Spostamento

22 GERARCHIA DELLE RESISTENZE (ERRATA!) Anello duttile piu resistente Anello fragile meno resistente Comportamento GLOBALE FRAGILE Forza Forza Forza RESISTENZA GLOBALE CONDIZIONATA DALL ANELLO FRAGILE = + = + Spostamento Spostamento Spostamento

23 Solo Classe Duttilità A E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 NODI non confinati Trave Pilastro PANNELLO GERARCHIA DELLE RESISTENZE Struttura verticale - Impalcato SEZIONI Acciaio - Calcestruzzo Trave - Pilastro Flessione Taglio Struttura - Fondazione

24 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 amplificazione del taglio di progetto nelle travi per la CD A + γ Rd M ua V Rotture flessionale duttile A γ = γ Rd Rd M + ua + γ Rd M ua = t y l + trave M + ub + G k l 2 trave Rottura per taglio fragile + γ Rd M ub < f / f < 1.35

25 αm h Sd CD A E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005 γ RD M i Rd αm k Sd γ = Rd M Rd = α M Sd t y travi < f / f < pilastri α = γ 1.35 Rd γ RD M j Rd travi pilastri M M Rd Sd

26 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005

27 E. Cosenza Norma Sismica Napoli 23 novembre 2005

28 RELUIS: REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

29 Università di Trento Università di Pavia Eucentre Accordo: ENEA UTS MAT Università Napoli Federico II AMRA Università della Basilicata

30 Seismic Engineering: : US Network NEES CONSORZIO NAZIONALE UNIVERSITARIO

31 Università di Napoli Federico II AMRA Università di Pavia Eucentre Università della Basilicata 2 GdL, Dual table system: 2 da 3x3 mq, 20tx2,5m, 1.0 m/s 1 GdL, Grande massa: 5x7 mq, 300tm, m/s Grande parete rigida: Test Pseudodinamici in scala reale ENEA UTS MAT Università di Trento 6 GdL: 4x4 mq, 9.1t, 0.5 m/s Grande parete rigida: Test Pseudodinamici in scala reale

32 : all anno per tre anni= linee di ricerca - 40 Sedi Universitarie coinvolte - Circa 100 unita di ricerca

33 Progetti previsti nell area Vulnerabilità delle strutture esistenti: Valutazione e riduzione della vulnerabilità di edifici esistenti in muratura Valutazione e riduzione della vulnerabilità di edifici esistenti in c.a. Valutazione e riduzione della vulnerabilità di ponti esistenti Progetti previsti nell area Criteri di progettazione innovativi: Sviluppo di approcci agli spostamenti per il progetto e la valutazione della vulnerabilità Sviluppo di approcci innovativi per il progetto di strutture in acciaio e composte acciaio-calcestruzzo Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno e la valutazione della stabilità dei pendii Progetti previsti nell area Nuove tecnologie per la mitigazione del rischio: Tecnologie per l isolamento ed il controllo delle strutture ed infrastrutture Materiali innovativi per la riduzione della vulnerabilità nelle strutture esistenti Progetti previsti nell area Gestione delle emergenze: Monitoraggio e early warning di strutture e infrastrutture strategiche Definizione e sviluppo di archivi di dati per la valutazione del rischio e di scenari post-evento

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