NORMATIVA ANTISISMICA E NUOVO APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE STRUTTURALE

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1 NORMATIVA ANTISISMICA E NUOVO APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE STRUTTURALE 1

2 Normativa sismica ITALIANA Legge 2 febbraio 1974, n. 64 «Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche» Decr. Min. 20 novembre 1987 «Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento» D.M. 16 gennaio 1996 «Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche». Min. LL.PP. - Circolare 10 aprile 1997, n. 65/AA.GG. Istruzioni per l applicazione delle «Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche» di cui al decreto ministeriale 16 gennaio Ordinanza PCM marzo 2003 «Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica». D.M. 14 Gennaio 2008 NTC2008 «Norme tecniche per le costruzioni». Circolare applicativa delle NTC2008 D.M «Istruzioni per l'applicazione delle 'Nuove norme tecniche per le costruzioni» 2

3 Normativa sismica EUROPEA EUROCODICI EUROCODICE 1 - Basi di calcolo ed azioni sulle strutture EUROCODICE 2 - Progettazione delle strutture di calcestruzzo EUROCODICE 3 - Progettazione delle strutture di acciaio EUROCODICE 4 - Progettazione delle strutture composte acciaio-calcestruzzo EUROCODICE 5 - Progettazione delle strutture di legno EUROCODICE 6 - Progettazione delle strutture di muratura EUROCODICE 7 - Progettazione geotecnica EUROCODICE 8 - Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture EUROCODICE 9 - Progettazione delle strutture di alluminio 3

4 SCOPO: 1. Riduzione del rischio sismico 2. Allineamento alle direttive Europee Norma Nazionale Attuale: 1. Ordinanza PCM 3274 (prima) 2. NTC2008 (attuale) Norme Regionali: L.R. 7 novembre 2003, n. 27 L.R. 20 luglio 2007, n. 17 4

5 Evento Ordinanza 3274/ Nuova zonizzazione del territorio italiano Diventano zone sismiche anche comuni che non lo erano 2. Aspetti progettuali di norma non utilizzati in passato Forze orizzontali Aspetti dinamici Rigidezza Duttilità e sovraresistenza Gerarchia delle resistenze Spostamenti TUTTI A SCUOLA!! 5

6 Una nuova progettazione IERI Determinazione delle sollecitazioni con le sole forze verticali Dimensionamento delle sezioni resistenti per singolo elemento, senza necessariamente valutare aspetti di comportamento globale OGGI Vita utile e spettri di risposta elastici Valutazione del fattore di struttura q e determinazione delle forze agenti Analisi dinamica modale Verifica agli stati limite Verifica delle gerarchie (trave debole nel pilastro forte) Verifica e contenimento degli spostamenti 6

7 Effetto delle forze orizzontali dinamiche Ieri Oggi 7

8 Effetto delle forze orizzontali dinamiche 8

9 Effetto della Struttura IERI Dimensionamento locale di sezioni ed armature OGGI Dimensionamento globale e distribuzione delle sezioni e delle armatura 9

10 Effetto della Struttura Distribuzione di pilastri omogenea: baricentri di massa (i mobili e le persone!!) e di rigidezza (contributo dei pilastri) sono vicini 10

11 Effetto della Struttura Distribuzione di pilastri NON omogenea (vano scale in pareti armate): baricentri di massa e di rigidezza si allontanano La mischia ruota!! 11

12 Effetto della Struttura Si inseriscono elementi rigidi in posizione opportuna per riportate i baricentri prossimi uno all altro (il più possibile) 12

13 Effetto della Costruzione (Duttilità) Capacità delle strutture di assorbire energia senza raggiungere il punto di rottura Dipende da: MATERIALE (Acciaio, legno sono duttili; muratura e calcestruzzo sono fragili ) GEOMETRIA in funzione della tecnologia costruttiva esistono geometrie che conferiscono alla struttura capacità di manifestare comportamento duttile La geometria del fabbricato può determinare una amplificazione delle sollecitazioni sugli elementi resistenti che peggiorano la risposta sismica (si parla di REGOLARITÀ IN PIANTA e REGOLARITÀ IN ALTEZZA) Fattore di Struttura q 13

14 Effetto della Costruzione (Fattore di Struttura) Dalla curva di spettro elastico si passa allo spettro di Progetto dividendo per q q Sp(t) = Se(t) / q Maggiore è q, minori sono le forze di progetto e quindi le sollecitazioni sulla struttura Si progetta con forze più basse grazie alle caratteristiche della struttura che scelgo opportunamente 14

15 Esempio: Problema: Pianta non regolare b/h > 4 Penalizzazione della RESISTENZA al sisma h b Fattore di Struttura q molto basso Soluzione: 1 < q < 4 5 Suddivisione della struttura in blocchi singoli collegati tramite giunto sismico Feedback al gruppo di Progettazione Integrata 15

16 Esempio: A Soluzione: Feedback al gruppo di Progettazione Integrata C 16

17 Esempio: Pannelli XLAM - Elementi finiti tipo SHELL Travi in legno lamellare - Elementi finiti tipo BEAM Pilastri in legno lamellare - Elementi finiti tipo BEAM 17

18 Esempio: Pannelli XLAM - Elementi finiti tipo SHELL Travi in legno lamellare - Elementi finiti tipo BEAM Pilastri in legno lamellare - Elementi finiti tipo BEAM 18

19 Esempio: Blocco A: 19

20 Esempio: Blocco B: 20

21 Esempio: Blocco C: 21

22 Effetto del Suolo Obbligo di indagini geologiche e deposito relazioni geotecniche 22

23 Gerarchia delle resistenze Consente di progettare strutture capaci di abbattere l azione sismica (dette DUTTILI) creando dissipazione di energia in punti strategici dove il materiale duttile (tipicamente acciaio) manifesta le sue caratteristiche e precisamente grande deformazione plastica prima della rottura Lo scopo è controllare il collasso: DUTTILE: FRAGILE: Collasso anticipato da grandi deformazioni e danneggiamenti con conseguente dissipazione di energia Spacco tutto ma non muore nessuno!! Cedimento di schianto senza eclatanti deformazioni o danni che in fase preventiva possano indicare l imminente collasso Danno contenuto ma qualcuno ci lascia le penne!! 23

24 Gerarchia delle resistenze NO SI 24

25 Gerarchia delle resistenze Come di ottiene: Definisco quale elemento strutturale deve essere più resistente Punti di innesto delle travi: VOGLIO CHE SIANO PIÚ DEBOLI Meno armatura Sezioni non troppo grandi Travi non troppo lunghe (quindi passo breve tra i pilastri!) Feedback al gruppo di PROGETTAZIONE INTEGRATA Sommità e base del pilastro: VOGLIO CHE SIANO MOLTO RESISTENTI Più armatura Sezioni grandi Pilastri più numerosi 25

26 Gerarchia delle resistenze Ecco perché: 26

27 Gerarchia delle resistenze Facendo le cose per bene Non si fa male nessuno!! 27

28 Interventi sull ESISTENTE interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme; interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme; riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. Per i beni di interesse culturale in zone dichiarate a rischio sismico, è in ogni caso possibile limitarsi ad interventi di miglioramento effettuando la relativa valutazione della sicurezza. 28

29 ADEGUAMENTO: Occorre portare la costruzione esistente (dimensionata in epoche anche molto lontane da quella attuale) alla verifica di tutte le prescrizioni di progetto imposte dalla norma 29

30 ADEGUAMENTO: Come fare? Inserimento di nuove strutture inspessimento di murature irrigidimento dei solai INTERVENTI MOLTO ONEROSI Feedback al gruppo di PROGETTAZIONE INTEGRATA Azzurro = Elemento verificato Rosso = Elemento NON verificato 30

31 ADEGUAMENTO: In strutture a telaio di cemento armato 31

32 ADEGUAMENTO: Interventi invasivi sul fabbricato nel suo complesso Molto costosi In certi casi la norma li impone: a) Sopraelevazioni b) Ampliamenti strutturalmente connessi c) Incremento carichi >10% d) Modifica dell organismo strutturale Chi lo dice al Committente? Proviamo a fare giunti sismici Feedback al gruppo di PROGETTAZIONE INTEGRATA 32

33 MIGLIORAMENTO: Interventi atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme Prima Dopo 33

34 MIGLIORAMENTO: Di fatto vengono sviluppati due modelli di calcolo attraverso i quali rendere evidente la migliore capacità di resistenza al sisma della struttura post-intervento (verifiche PGA) Prima PGA = 0,46 ag Miglioramento 16% Dopo PGA = 0,55 ag 34

35 MIGLIORAMENTO: Esempio di intervento su edificio in cemento armato 35

36 MIGLIORAMENTO: Interventi più semplici come esecuzione Meno costosi (talvolta inclusi nei costi di ristrutturazione) La norma lascia più libertà a patto di riscontrare un miglioramento significativo (almeno %) Non sempre possibile a) Generalmente più semplici su strutture in muratura b) Per telai in cemento armato e acciaio più invasivi Maggiori costi di progettazione Valutare in fase di progetto preliminare Feedback al gruppo di PROGETTAZIONE INTEGRATA 36

37 INTERVENTO LOCALE o di RIPARAZIONE: Rafforzamento o sostituzione di singoli elementi strutturali: a) Aperture in pareti portanti in muratura b) Consolidamento di solai c) Rifacimento coperture d) Rafforzamento travi e pilastri e) Inserimento di catene e tiranti Interventi più comuni sono le aperture nella muratura portante IERI Aperture selvagge con semplice architrave OGGI Aperture controllate e con cerchiatura metallica o in c.a. Valutare in fase di progetto preliminare Feedback al gruppo di PROGETTAZIONE INTEGRATA 37

38 INTERVENTO LOCALE o di RIPARAZIONE: IERI OGGI 38

39 INTERVENTO LOCALE o di RIPARAZIONE: Devono rimanere interventi ridotti, molto localizzati N 3 Aperture molto estese in tre pareti distinte ed orientate nella medesima direzione Non più LOCALE ANALISI GLOBALE del fabbricato (Miglioramento) Feedback al gruppo di PROGETTAZIONE INTEGRATA 39

40 Conclusioni ed Osservazioni Norme molto vincolanti L approccio strutturale diventa basilare e condiziona tutte le altre fasi del progetto Progettazione Strutturale molto più onerosa I calcoli sono più complessi, le richieste di normativa sono più numerose e le verifiche di cui dare evidenza sono molto vincolanti Competenza ed esperienza Individuare le soluzione tecniche corrette e più economiche passa attraverso conoscenze tecniche approfondite, cultura ed esperienza 40

41 Progettazione lineare Prima l Architetto, poi lo Strutturista infine il Termotecnico K = ( G E t L 3 ) / ( G h 3 + 1,2 h E L 2 ) Il cantiere come luogo di improvvisazione e soluzione di problematiche non affrontate in fase di progettazione NON CE LO POSSIAMO PIÚ PERMETTERE 41

42 Progettazione lineare Il cantiere come luogo di improvvisazione e soluzione di problematiche non affrontate in fase di progettazione NON CE LO POSSIAMO PIÚ PERMETTERE 42

43 Conclusioni ed Osservazioni Progettazione Integrata come opportunità di miglioramento del PROGETTO La progettazione del singolo professionista acquista valore attraverso il confronto e la collaborazione sistematica con gli altri progettisti Progettazione Integrata come opportunità di miglioramento del PRODOTTO Il cantiere diventa un luogo più qualificato, a garanzia della qualità della costruzione ed del controllo di costi e tempi 43