Il Metodo Semi Probabilistico agli Stati Limite. La Filosofia Progettuale in Zona Sismica

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1 -C.d.L. in Ingegneria g Edile - Corso di Tecnica delle Costruzioni a.a Prof. Ing. L.Cavaleri Il Metodo Semi Probabilistico agli Stati Limite La Definizione delle Azioni Sismiche La Filosofia Progettuale in Zona Sismica

2 Quadro Normativo Attuale DM II TT : Norme tecniche per le costruzioni OPCM 3519/2006 Criteri per l individuazione delle zone sismiche e la formazione e l aggiornamento degli elenchi delle medesime zone

3 Quadro Normativo Attuale Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti approvata dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici "Istruzioni per l'applicazione delle "Nuove norme tecniche per le costruzioni"

4 Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 14 gennaio 2008 Unico testo organico che sostituisce quanto prima riportato in più decreti ministeriali Definiscono i i principi i i di: Progetto Esecuzione Collaudo delle costruzioni Norme prestazionali (non prescrittive) Prestazioni richieste: Resistenza meccanica e duttilità Stabilità (anche in caso di incendio) Durabilità. Regolano quindi: le econdizioni o di SICUREZZA SCU STRUTTURALE U le AZIONI sulle costruzioni Definiscono: i MATERIALI e la loro RESISTENZA

5 Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 14 gennaio 2008 Articolazione del testo (12 capitoli, 2 allegati) 1. Oggetto della norma 2. Sicurezza e prestazioni attese 3. Azioni sulle costruzioni 4. Costruzioni civili e industriali 5. Ponti 6. Progettazione geotecnica 7. Progettazione in presenza di azioni sismiche 8. Costruzioni esistenti 9. Collaudo statico Circolare 2 febbraio 2009, n Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio Norme per le redazioni dei progetti esecutivi e delle relazioni di calcolo 11. Materiali e prodotti per uso strutturale 12. Riferimenti tecnici - Allegati A e B (pericolosità sismica)

6 Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 14 gennaio 2008 Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese

7 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese La sicurezza e le prestazioni di un opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale. Stato Limite.è la condizione superata la quale l opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. (NTC 2008) Gli stati limite sono delle situazioni a partire dalle quali la costruzione o una delle sue parti cessa di assolvere alla funzione per la quale era destinata, e per la quale era stata progettata e costruita. Pertanto la sicurezza dovrebbe caratterizzare la probabilità che questi stati non vengano superati (E. Giangreco, Teoria e Tecnica delle Costruzioni VOL. I ).

8 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese Stati Limite STATI LIMITE ULTIMI STATI LIMITE DI ESERCIZIO Stati Limite Ultimi (SLU) Sono generalmente causati da eventi eccezionali di notevole intensità (terremoti, esplosioni, incendi, fatica per azioni ripetute, effetti del tempo) EFFETTI DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI STATI LIMITE ULTIMI a) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte; b) spostamenti o deformazioni eccessive; c) raggiungimento g della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti,fondazioni; d) raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme; e) raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni; f) rottura di membrature e collegamenti per fatica; g) rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo; h) instabilità di parti della struttura tt o del suo insieme; i

9 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese Stati Limite di Esercizio (SLE) Sono generalmente causati da eventi con una maggiore probabilità di manifestazione nell arco della vita della struttura (eccessivo carico, effetti del degrado o della temperatura ) EFFETTI DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO a) danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo) che possano ridurre la durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo aspetto; b) spostamenti e deformazioni che possano limitare l uso della costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto; c) spostamenti e deformazioni che possano compromettere l efficienza e l aspetto di elementi non strutturali, impianti, macchinari; d) vibrazioni che possano compromettere l uso della costruzione; e) danni per fatica che possano compromettere la durabilità; f) corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione dell ambiente di esposizione.

10 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese Il superamento di uno SLU ha carattere IRREVERSIBILE e si definisce COLLASSO (la struttura diventa inutilizzabile, ma deve comunque essere garantita la salvaguardia delle vite umane) Collasso senza Crollo Il superamento di uno SLE può avere carattere REVERSIBILE o IRREVERSIBILE (in genere è possibile ripristinare la funzionalità intervenendo sulle parti (in genere è possibile ripristinare la funzionalità intervenendo sulle parti di struttura danneggiate)

11 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese Si deve dunque garantire.. Sicurezza nei confronti degli SLU capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l opera; Sicurezza nei confronti degli SLE Sicurezza nei confronti degli SLE capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio

12 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese Valutazione della SICUREZZA e delle PRESTAZIONI Il criterio base adottato dalla normativa è Il metodo semiprobabilistico agli stati limite METODO SEMIPROBABILISTICO AGLI STATI LIMITE Il metodo semiprobabilistico agli stati limite, uno strumento che nasce con l intento di mantenere al di sotto di una certa probabilità il verificarsi di un evento definito stato limite. Non sono note in forma probabilistica tutte le grandezze che intervengono nell applicazione del metodo Grandezze deterministiche Legami costitutivi Geometria degli elementi Moduli di elasticità Modello di calcolo Variabili In gioco Metodo semiprobabilistico Grandezze probabilistiche Azioni Resistenze T tt l i t t t i t li d d i ffi i ti i li di i γ h Tutte le incertezze vengono tenute in conto applicando dei coefficienti parziali di sicurezza γ che operano sulle AZIONI e sulle RESISTENZE

13 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese AZIONI F Sono calcolate al loro valore CARATTERISTICO [k] F k Sono le azioni che hanno una probabilità del 5% di essere superate (la normativa ci dice coma calcolare i valori caratteristici delle azioni e quali azioni considerare per le varie tipologie di costruzioni) F d Si utilizzano però al loro valore DI PROGETTO [d] F d = γ F F k (in generale quindi i coefficienti γ sono numeri maggiori di 1 che amplificano le azioni caratteristiche (in generale quindi i coefficienti γ F sono numeri maggiori di 1 che amplificano le azioni caratteristiche, così che le azioni di progetto impiegate nel calcolo abbiano una intensità maggiore incrementando così il livello di sicurezza )

14 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese RESISTENZE f (in termini di tensioni o altre caratteristiche dei materiali) cls acciaio Sono impiegate al loro valore CARATTERISTICO [k] f k Sono le resistenze che sono superate dal 95% dei campioni (sono fornite dai produttori secondo le procedure di controllo e di qualificazione regolate dalla presente norma) f d Si utilizzano però al loro valore DI PROGETTO [d] f d = f k / γ M (in generale quindi i coefficienti γ M sono numeri maggiori di 1 che riducono le resistenze caratteristiche, così che le resistenze di progetto impiegate i nel calcolo l abbiano un valore inferiore i ed incrementando così il livello di sicurezza )

15 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese Le Azioni F d producono EFFETTI E d (RICHIESTA DI PRESTAZIONE) F d =g F F k E d =g F E k Quindi ad una azione sono associati uno o più effetti (tagli, momenti, sforzi normali, spostamenti, fessurazione ) che derivano dall analisi strutturale Note poi le caratteristiche meccaniche di progetto si può risalire alla CAPACITA DI PRESTAZIONE R d (cap. 4) che interessa verificare VERIFICA DI SICUREZZA R d E d La CAPACITA DI PRESTAZIONE deve essere sempre superiore o al più uguale alla RICHIESTA DI PRESTAZIONE

16 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese Verifica strutturale in genere 1) Calcolo delle azioni di PROGETTO e analisi strutturale (VALUTAZIONE DELLA RICHIESTA DI PRESTAZIONE) 2) Calcolo della CAPACITA DI PRESTAZIONE dei vari elementi strutturali (capacità in termini di resistenza, deformazione, fessurazione ) 3) Verifica R d E d

17 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese AZIONI SULLE COSTRUZIONI Si definisce i AZIONE ogni causa o insieme i di cause capace di indurre stati ti limite it in una struttura Classificazione delle azioni DIRETTE a) in base al modo di esplicarsi Forze Concentrate Carichi distribuiti fissi o mobili INDIRETTE Spostamenti impressi Variazioni di temperatura e di umidità Ritiro Precompressione Cedimenti di vincolo -Dt +Dt d DEGRADO : Endogeno: alterazione naturale del materiale di cui è composta l opera strutturale; Esogeno: alterazione delle caratteristiche i dei materiali costituenti i l opera strutturale, a seguito di agenti esterni.

18 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese b) in base alla risposta strutturale STATICHE azioni applicate alla struttura che non provocano accelerazioni significative della stessa o di alcune sue parti; PSEUDO-STATICHE azioni dinamiche rappresentabili mediante un azione statica equivalente DINAMICHE azioni che causano significative accelerazioni della struttura o dei suoi componenti

19 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese c) in base alla variazione della loro intensità nel tempo PERMANENTI (G ): (la loro valutazione è introdotta al cap. 3) azioni che agiscono durante tutta la vita nominale della costruzione, la cui variazione di intensità nel tempo è così piccola e lenta da poterle considerare con sufficiente approssimazione costanti nel tempo: G 2 G 1 -peso proprio di tutti tti gli elementi strutturali; tt rali - peso proprio del terreno, quando pertinente; -forze indotte dal terreno forze risultanti dalla pressione dell acqua (quando si configurino o costanti nel tempo) G 1 G 2 G 2 - peso proprio di tutti gli elementi non strutturali (carichi permanenti); - spostamenti e deformazioni imposti, previsti dal progetto e realizzati all atto della costruzione; - pretensione e precompressione (P); - ritiro e viscosità; - spostamenti differenziali;

20 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese d) in base alla variazione della loro intensità nel tempo VARIABILI (Q) (la loro valutazione è introdotta al cap. 3) azioni sulla struttura o sull elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo Possono essere di breve o di lunga durata Q G 2 ad esempio il carico su un balcone, una scala, un solaio dovuto a persone o neve o vento sono azioni variabili nel tempo che devono essere prese in considerazione nella progettazione SISMICHE (E) (la loro valutazione è introdotta al cap. 3) azioni derivanti dai terremoti E G 1 ECCEZIONALI (A) azioni che si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura; incendi; esplosioni; urti ed impatti;

21 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese COMBINAZIONE DELLE AZIONI Azioni PERMANENTI Sono computate secondo i valori caratteristici forniti dalla norma G (G 1, G 2 ) I valori di calcolo di determinano applicando i coefficienti g G (g G1,g G2 ) AZIONI VARIABILI Sono computate al loro valore CARATTERISTICO Q k (Q k1, Q k2, Q kj ) I valori di calcolo di determinano applicando i coefficienti g Q (g Q1,g Q2, g Qj ) La presenza simultanea di più azioni i variabili è regolata dai coefficienti i di combinazione i y ij (y 2j,y 1j,y 0j ) che tengono conto della ridotta probabilità che hanno più azioni variabili di agire contemporaneamente. y 2j Q kj Valore Quasi Permanente INTENSITA CRESCENTE Azioni SISMICHE y 1j Q kj Valore Frequente Q K1 y 0j Q kj Valore Raro AZIONE VARIABILE DOMINANTE Sono computate in relazione alla probabilità di superamento relativa a ciascuno stato limite preso in considerazione (cioè fissato lo stato limite si fissa un livello di rischio di superamento per l azione sismica)

22 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese COMBINAZIONE DELLE AZIONI Il simbolo + ha il significato di combinato con COMBINAZIONE FONDAMENTALE ALLO SLU (carichi verticali ) COMBINAZIONE SISMICA (per SLU e SLE connessi all azione sismica) COMBINAZIONE RARA (impiegata per gli SLE irreversibili) COMBINAZIONE FREQUENTE (impiegata per gli SLE reversibili) COMBINAZIONE QUASI PERMANENTE (impiegata per effetti a lungo termine) COMBINAZIONE ECCEZIONALE (impiegata per SLU connessi ad azioni eccezionali) Nei capitoli successivi la normativa specifica quali combinazioni utilizzare per gli stati limite considerati

23 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese COMBINAZIONE DELLE AZIONI Coefficienti i tiyy ij

24 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese COMBINAZIONE DELLE AZIONI Nelle verifiche agli stati limite ultimi si distinguono: - lo stato limite di equilibrio come corpo rigido: EQU - lo stato limite di resistenza della struttura compresi gli elementi di fondazione: STR - lo stato limite di resistenza del terreno: GEO Lo stato t limiteit di equilibrio, i EQU, considera la struttura, tt il terreno o l insiemei terreno-strutturat tt come corpi rigidi. Questo stato limite è da prendersi a riferimento, ad esempio, per le verifiche del ribaltamento dei muri di sostegno. Lo stato limite di resistenza della struttura, STR, che riguarda anche gli elementi di fondazione e di sostegno del terreno, è da prendersi a riferimento per tutti i dimensionamenti strutturali. Lo stato limite di resistenza del terreno, GEO, deve essere preso a riferimento per il dimensionamentoi geotecnico delle opere di fondazione e di sostegno e, più in generale, delle strutture che interagiscono direttamente con il terreno, oltre che per le verifiche di stabilità globale dell insieme terreno-struttura.

25 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese COMBINAZIONE DELLE AZIONI Coefficienti g G e g Q

26 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese VITA NOMINALE DI UN OPERA V N La vita nominale di un opera strutturale V N è intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata. Condiziona: i Dimensionamento degli elementi Dettagli Costruttivi tti i Durabilità Misure protettive quindi.se le condizioni ambientali e d uso sono rimaste nei limiti previsti, non prima della fine di detto periodo saranno necessari interventi di manutenzione straordinaria per ripristinare i le capacità di durata della costruzione.

27 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese CLASSI D USO In presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di una interruzione di operatività o di un eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise in classi d uso così definite: Classe I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli. Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d uso III o in Classe d uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al D.M. 5 novembre 2001, n. 6792, Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade, e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento t delle vie di comunicazione, i particolarmente t dopo un evento sismico. i Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica.

28 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese CLASSI D USO In presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di una interruzione di operatività o di un eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise in classi d uso: Definiscono di fatto l importanza della costruzione, ovvero quali costruzioni hanno una funzione più o meno essenziale in presenza di eventi sismici eccezionali

29 NTC: Capitolo 2 Sicurezza e prestazioni attese PERIODO DI RIFERIMENTO PER L AZIONE SISMICA Le azioni sismiche su ciascuna costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento V R che si ricava, per ciascun tipo di costruzione, moltiplicandone la vita nominale V N per il coefficiente d uso C U : V R =V N xc U

30 Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 14 gennaio 2008 Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni

31 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni Nel presente capitolo vengono definiti i carichi, nominali e/o caratteristici, relativi a costruzioni per uso civile o industriale. PESI PROPRI DEI MATERIALI STRUTTURALI G1 CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI G2 CARICHI VARIABILI Q AZIONE SISMICA E AZIONE DEL VENTO p AZIONE DELLA NEVE q s AZIONE DELLA TEMPERATURA AZIONE DELLA ECCEZIONALI A

32 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni AZIONE SISMICA E= Componente verticale E z - in zona elementi con luce superiore a 20 m, precompressi (tranne solai con l<8m), mensole con luce superiore a 4 m, strutture spingenti

33 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni AZIONE SISMICA I terremoti sono dei fenomeni aleatori, non posso stabilire quale sarà il prossimo terremoto in un dato sito. Conoscendo però una serie di informazioni i i sul sito (terreno, storia dei terremotiti passati, etc), posso in qualche modo prevedere che tipo di terremoto si avrà in un fissato lasso di tempo. DM D.M 2008 Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione. Essa costituisce l elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche. La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag, con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza P VR, nel periodo di riferimento V R.

34 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni CRITERI GENERALI DI CLASSIFICAZIONE SISMICA O.P.C.M. 28 Aprile 2006 n.3519 a a g t Per trattare i problemi tecnico-amministrativo tipici della gestione del territorio, ogni regione può definire l appartenenza di ciascun comune o porzione di esso ad una delle quattro zone sismiche, sulla base del valore massimo di un parametro di pericolosità sismica opportunamente valutato all interno dell area considerata. In particolare, il parametro di pericolosità utilizzato è l accelerazione orizzontale massima al suolo a g,475, ossia con probabilità di superamento del 10% in 50 anni. Zona 1 ricadono in questa zona i comuni o porzioni di essi per i quali 0,35g> a g, 475 0,25g Zona 2 ricadono in questa zona i comuni o porzioni di essi per i quali 0,25g> a g,475 0,15g Zona 3 ricadono in questa zona i comuni o porzioni di essi per i quali 0,15g> a g, g 0,05g Zona 4 ricadono in questa zona i comuni o porzioni di essi per i quali a g,475 < 0,05g.

35 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni

36 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni

37 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni AZIONE SISMICA È possibile caratterizzare un sisma attraverso gli spettri forniti dalla normativa (DM 2008). Dato un oscillatore elementare con un periodo assegnato, lo spettro di p g, p risposta fornisce la pseudo accelerazione massima sperimentata in caso di evento sismico.

38 x NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni k x g m x + cx + kx = mx g 2π T = kx k/m Se(T)=kx max t

39 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni Gli eventi sismici si ripetono ciclicamente Periodo di ritorno T R : quello medio intercorrente fra un sisma ed il successivo di uguale intensità ità

40 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni Fissato un intervallo temporale (periodo di riferimento) terremoti meno intensi hanno maggiore probabilità che vengano superati P VR ag

41 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni Valutazione dell accelerazione spettrale orizzontale a g accelerazione orizzontale massima La funzione spettro di risposta dipende da: Fo è il fattore che quantifica l amplificazione spettrale massima, su sito di riferimento rigido orizzontale, ed ha valore minimo pari a 2,2 S coefficiente i che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni i i topografiche h è il fattore che dipende dalla viscosità del materiale, per c.a = 1 T B T C T D periodi caratteristici che cambiano a seconda del tipo di terreno di fondazione

42 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni E necessarialaconoscenzadiunaseriedi infirmazioni in cascata a g accelerazione orizzontale massima La funzione spettro di risposta dipende da: Fo è il fattore che quantifica l amplificazione spettrale massima, su sito di riferimento rigido orizzontale, ed ha valore minimo pari a 2,2 S coefficiente i che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni i i topografiche h è il fattore che dipende dalla viscosità del materiale, per c.a = 1 T B T C T D periodi caratteristici che cambiano a seconda del tipo di terreno di fondazione

43 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni STATI LIMITE E RELATIVE PROBABILITÀ DI SUPERAMENTO Nei confronti delle azioni sismiche gli stati limite, sia di esercizio che ultimi, sono individuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali e gli impianti. stati limite di esercizio - Stato Limite di Operatività tà (SLO): a seguito del terremoto e la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi; - Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso,includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell interruzione d uso di parte delle apparecchiature.

44 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni stati limite ultimi - Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV): a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; lacostruzione conserva invece una parte della resistenza erigidezza id per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali; - Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC): a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali. Le probabilità di superamento nel periodo di riferimento P V R, cui riferirsi per individuare l azione sismica agente in ciascuno degli stati limite considerati, sono riportate nella successiva Tab. 3.2.I. V R periodo di riferimento, è un fissato lasso di tempo, in cui si ha la probabilità in un detto sito che si verifichi un evento sismico di entità almeno pari ad un valore prefissato. P VR probabilità di eccedenza o di superamento nel periodo di riferimento

45 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni PERIODO DI RIFERIMENTO PER L AZIONE SISMICA Le azioni sismiche su ciascuna costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento V R che si ricava, per ciascun tipo di costruzione, moltiplicandone la vita nominale V N per il coefficiente d uso C U : V R =V N x C U PERIODO DI RITORNO PER L AZIONE SISMICA T R V = ln 1 R ( PV ) V R T C T C = C C x T* C

46 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni L Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ha fornito i valori di a g,fo e T* C per 9 valori del periodo di ritorno TR (30 anni, 50 anni, 72 anni, 101 anni, 140 anni, 201 anni, 475 anni, 975 anni, 2475 anni) di circa punti distribuiti su tutto il territorio nazionale per il calcolo delle azioni sismiche. Se il luogo di costruzione non ricade in un punto identificato? Si effettua la media pesata (rispetto alla distanza) dei valori di 4 punti che circoscrivono il sito di costruzione o

47 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni p = 4 i= 1 4 i= 1 dove: Pi p = valore del parametro di interesse nel punto in esame; di pi = valore del parametro di interesse nell i-simo punto della maglia elementare contenente il 1 punto in esame; di di = distanza del punto in esame dall i-esimo punto della maglia suddetta. pi Desumibili dalla tabella di Devono essere calcolati Se il tempo di ritorno richiesto è differente da uno dei 9 tempi di ritorno forniti in tabella? il valore del parametro di interesse si ottiene mediante interpolazione tra i valori dei parametri corrispondenti ai due tempi di ritorno minorante e maggiorante - p è il valore del parametro di interesse corrispondente al periodo di ritorno T R desiderato; -T R è il periodo di ritorno desiderato -T R1, T R2 sono i periodi di ritorno più prossimi a T R per i quali si dispone dei valori p1 e p2 del generico parametro p.

48 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni CATEGORIE DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE Per condizioni topografiche si può adottare la seguente classificazione

49 NTC: Capitolo 3 Azioni sulle costruzioni S S coefficiente di amplificazione stratigrafica (Tab. 3.2.V) S T il coefficiente di amplificazione topografica (Tab. 3.2.VI) S = S S xs T T C = C C x T* C T B = T C /3 T D =400a 4,00 g /g +1,6

50 Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 14 gennaio 2008 Capitolo 7 Progettazione in presenza di azioni sismiche

51 NTC: Capitolo 7 Progettazione per azioni sismiche PROGETTAZIONE PER AZIONI SISMICHE 7.1 REQUISITI NEI CONFRONTI DEGLI STATI LIMITE 7.2 CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE METODI DI ANALISI E CRITERI DI VERIFICA 7.4 COSTRUZIONI DI CALCESTRUZZO 7.6 COSTRUZIONI COMPOSTE DI ACCIAIO- CALCESTRUZZO 7.7 COSTRUZIONI DI LEGNO 7.8 COSTRUZIONI DI MURATURA 7.9 PONTI 7.10 COSTRUZIONI E PONTI CON ISOLAMENTO E/O DISSIPAZIONE 7.11 OPERE E SISTEMI GEOTECNICI

52 NTC: Capitolo 7 Progettazione per azioni sismiche La filosofia progettuale delle costruzioni in zona sismica IL PRINCIPIO DI GERARCHIA DELLE RESISTENZE f δ f δ

53 NTC: Capitolo 7 Progettazione per azioni sismiche La filosofia progettuale delle costruzioni in zona sismica x k x g m x + cx + kx = mx g mx + cx + kx + f (x, x) = mx g kx Il vantaggio primario è l economia perché si progetta per livelli di sollecitazione più bassi Se(T)=kx max t

54 NTC: Capitolo 7 Progettazione per azioni sismiche Le costruzioni soggette all azione sismica, non dotate di appositi dispositivi dissipativi, devono essere progettate in accordo con i seguenti comportamenti strutturali: a) comportamento strutturale non-dissipativo; ; b) comportamento strutturale dissipativo. Nel caso la struttura abbia comportamento strutturale dissipativo, si distinguono due livelli di Capacità Dissipativa o Classi di Duttilità (CD): - Classe di duttilità alta (CD A ); - Classe di duttilità bassa (CD B ). La differenza tra le due classi risiede nella entità delle plasticizzazioni cui ci si riconduce in fase di progettazione; per ambedue le classi, onde assicurare alla struttura un comportamento dissipativo e duttile evitando rotture fragili e la formazione di meccanismi instabili imprevisti, si fa ricorso ai procedimenti tipici della gerarchia delle resistenze.

55 NTC: Capitolo 7 Progettazione per azioni sismiche La filosofia progettuale delle costruzioni in zona sismica L obiettivo è quello di dissipare quantitativi rilevanti dell energia che deriva dall input Sistemi dissipativi Sistema non dissipativo Comportamento non ottimale Comportamento ottimale Comportamento ottimale

56 NTC: Capitolo 7 Progettazione per azioni sismiche Spettri di progetto allo S.L.U. La forza sismica di progetto viene valutata attraverso lo spettro di progetto ottenuto a partire dallo spettro elastico allo stato limite considerato, abbattuto del fattore di struttura q, cioè sostituendo nelle equazioni degli spettri elastici il termine h con 1/q Spettro elastico Sd(T)/ ()/ Se(T) () Spettro elastico 1 Spettro di progetto 1 q 1 q 1 q 1 q T B T C T D T 1 q

57 ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato sito Edificio adibito a civile abitazione con struttura intelaiata in c.a. in Montevago (AG) V N =50 anni Classe d uso duso = II V R =V N xc U = 50 x 1 = 50 anni Per SLV P VR = 10% V R T R V 50 ln 1 P ln(1 10%) V = R = = ( ) R 475 anni La città di Montevago (long. 12,9867 lat. 37,70) si trova all interno di una maglia chiusa dai punti con ID Facendo la media pesata p = 4 i= 1 4 i= 1 Pi di 1 d i a g = 0,164 g Fo = 2,416 T* C = 0,280 sec S = S S x S T = 1 x 1 = 1 T C = C C x T* C = 1 x 0,280 = 0,280 sec T B = T C /3 = 0,280/3 = 0,093 sec T D = 4,00 a g /g +1,6 = 4,00 x 0,164 +1,6 = 2,255 sec

58 ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato sito

59 ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato sito

60 ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato t sito

61 ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato sito

62 ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato sito

63 ESEMPIO ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato sito Edificio adibito a civile abitazione con struttura intelaiata in c.a. in Agrigento V N =50 anni Classe d uso duso = II V R =V N xc U = 50 x 1 = 50 anni Per SLV P VR = 10% V R T R V 50 ln 1 P ln(1 10%) V = R = = ( ) R 475 anni La città di Agrigento g (long. 13,59 lat. 37,32) si trova all interno di una maglia chiusa dai punti con ID Facendo la media pesata p = 4 i= 1 4 i= 1 Pi di 1 d i a g = 0,057 g Fo =2,57 T* C = 0,412 sec S = S S x S T = 1 x 1 = 1 T C = C C x T* C = 1 x 0,402 = 0,402 sec T B = T C /3 = 0,402/3 = 0,193 sec T D = 4,00 a g /g +1,6 = 4,00 x 0,057 +1,6 = 1,827 sec

64 ESEMPIO di valutazione degli spettri associati ad un determinato sito Spettri di progetto allo S.L.E. Per gli SLE lo spettro di progetto S d (T) da utilizzare sia per le componenti orizzontali che per la componente verticale, è lo spettro elastico corrispondente, riferito alla probabilità P VR di superamento nel periodo di riferimento.