RELAZIONE SULL ANALISI SISMICA

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Romolo Massari
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2 RELAZIONE SULL ANALISI SISMICA 1 - Premessa La nuova costruzione sarà realizzata su di un terreno che ricade in zona sismica 3 secondo l attuale vigente normativa. I dati utilizzati per la determinazione dello spettro di progetto per l azione sismica attesa sul sito in esame, sia per lo S.L.U. che per lo S.L.E., sono riportati nei paragrafi seguenti. 2 Vita nominale (V N ), Classe d uso (C u ), Periodo di riferimento (V R ), Parametri per la definizione dello Spettro di risposta Per la determinazione degli spettri di risposta di progetto da utilizzare nello Stato Limite di Esercizio ed in quello Ultimo è stato utilizzato il documento Spettri N.T.C. fornito dalla Regione Toscana e disponibile nell area tematica rischio sismico del suo sito ufficiale. I valori dei parametri di input necessari per le verifiche, effettuate con il codice di calcolo adottato, risultano: Vita Nominale (V n ) N.T.C È stato assunto il valore corrispondente alla seconda tipologia di costruzione Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale pari a: V N 50 anni Classi d uso (C u ) N.T.C È stato assunto il valore corrispondente alla seconda Classe d uso Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali... omissis. il cui valore è pari a: C u = 1 Periodo di riferimento (V R ) N.T.C Il valore considerato è stato ricavato dalla relazione: V R = V N * C u = 50 anni Categoria del sottosuolo N.T.C In attesa dei risultati delle indagini geologiche è stato ipotizzato che il sottosuolo dell area interessata dalle opere in oggetto rientri nella Categoria C Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fine molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà 2

3 meccaniche con la profondità e da valori di V s,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s e (ovvero 15 < NSPT,30 <50 nei terreni a grana grossa e 70 < c u,30 < 250 kpa nei terreni a grana fine), così come riportato nella Tabella 3.2.II delle N.T.C Condizioni topografiche N.T.C Le opere saranno realizzate in una porzione territoriale pianeggiante e di configurazione superficiale semplice, per cui può essere adottata la classificazione riportata nella Tabella 3.2.III delle N.T.C. 2018, assumendo come parametro la Categoria T1 Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i 15 Amplificazione stratigrafica N.T.C Essendo la categoria del sottosuolo di tipo C, i parametri S s e C c sono stati ricavati dalle formule riportate nella Tabella 3.2.IV delle N.T.C. 2008, in particolare: S s = 1,70 0,60 * F 0 * (a g /g) con 1,00 S s 1,50 Cc = 1,05 (T * c ) 0,33 dove: a g, F 0 e T c * sono valori relativi al sottosuolo di Categoria A per cui i parametri S s e C c valgono 1; g è l accelerazione di gravità ed il tempo è espresso in secondi. 3 Spettri di risposta di progetto per lo S.L.E. e lo S.L.U. La loro determinazione è stata ottenuta utilizzando il programma Spettri-NTC Ver fornito dalla Regione Toscana e disponibile nell area tematica rischio sismico del suo sito ufficiale. Il manufatto si troverà nel Comune di Calcinaia (Pi) ed il luogo dove sarà realizzato ha le seguenti coordinate Longitudine 10,57889 Latitudine 43,67309 Di seguito si riportano le tabelle con i dati di Input richiesti e quelli di Output forniti dl programma. 3

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9 4 - Analisi Sismica Il codice di calcolo utilizzato, può eseguire l analisi sismica delle strutture secondo due metodi: Analisi statica equivalente (con solutore statico); Analisi dinamica modale con spettro di risposta (con solutore dinamico) utilizzando gli spettri di progetto definiti dalla Normativa vigente di riferimento. L analisi statica equivalente della struttura riduce il calcolo sismico ad una verifica statica conseguente all applicazione di forze orizzontali (componente ondulatoria dell azione sismica) e verticali (componente sussultoria del sisma), applicate nel baricentro delle masse gragravanti sulla struttura. Le forze distribuite lungo l altezza dell edificio vengono ripartite secondo una distribuzione lineare degli spostamenti. La forza da applicare a ciascun piano è data dalla formula: F i = F h (z i W i ) / S (z j W j ) dove F h = Sd (T l) W l / g F i è la forza da applicare al piano i; W i e W j sono i pesi delle masse ai piani i e j rispettivamente; z i e z j sono le altezze dei piani i e j rispetto alle fondazioni; Sd (T l) è l ordinata dello spettro di risposta di progetto da normativa; W è il peso complessivo della costruzione l è un coeff. pari a: 0,85 se l edificio ha almeno tre piani e se T l < 2TC 1,00 in tutti gli altri casi g è l accelerazione di gravità. Se una struttura ha una distribuzione della propria massa e delle rigidezze in modo circa simmetrico, inscrivibile cioè in un rettangolo con rapporto tra i lati inferiore 4, allora gli effetti torsionali accidentali possono essere considerati amplificando le sollecitazioni, calcolate con la precedente distribuzione, in ogni elemento resistente con il fattore (d) risultante dalla seguente espressione: d = 1 + 0,6 x / Le dove: x è la distanza dell elemento resistente verticale dal baricentro geometrico dell edificio, misurata perpendicolarmente alla direzione dell azione sismica considerata; Le è la distanza tra i due elementi resistenti più lontani misurata allo stesso modo. Le strutture i cui orizzontamenti sono costituiti da comuni solai in latero cemento possono essere modellate considerando questi ultimi (i solai), nei riguardi delle azioni sismiche, come piani rigidi. 9

10 Nel codice di calcolo utilizzato, più realisticamente, gli impalcati orizzontali sono modellati con elementi membrana, di spessore pari allo spessore effettivo del solaio e con un modulo elastico uguale a quello attribuibile ad una normale solaio. Le forze sismiche orizzontali sono sempre introdotte come forze nodali, determinando le incidenze di ciascun nodo (gli elementi che convergono in esso) e le relative aliquote di competenza dei pesi degli elementi. La verifica delle strutture è stata eseguita mediante l analisi lineare dinamica con spettro di risposta. ANALISI LINEARE DINAMICA CON FATTORE DI STRUTTURA "q" Fattore di struttura il fattore di struttura q vale: Kr = (par NTC2018) q = q 0 *Kr 1 per costruzioni regolari in altezza 0,8 per costruzioni non regolari in altezza Valori massimi del valore di base q o del fattore di comportamento allo SLV, per diverse tecniche costruttive ed in funzione della tipologia strutturale e della classe di duttilità "CD" (Tab. 7.3,II NTC2018) Valori massimi di q o per le diverse tipologie ed in base alle classi di duttilità "CD" Valori di q 0 (Tab. 7.3.II NTC2018) costruzioni in calcestruzzo TIPOLOGIA CD "A" q o CD "B" Strutture a telaio, a pareti accoppiate, miste 4,5 0 / 1 3,0 0 / 1 Strutture a pareti non accoppiate 4,0 0 / 1 3,0 Strutture deformabili torsionalmente 3,0 2,0 Strutture a pendolo inverso 2,0 1,5 Strutture a pendolo inverso intel. Monopiano 3,5 2,5 Strutture REGOLARI in pianta a) Strutture a telaio o miste equivalenti a telaio - strutture a telaio di un piano 0 / 1 = 1,1 - strutture a telaio con più piani ed una sola campata 0 / 1 = 1,2 - strutture a telaio con più piani e più campate 0 / 1 = 1,3 b) Strutture a pareti o miste equivalenti a pareti - strutture con solo due pareti non accoppiate per direz. orizzontale 0 / 1 = 1,0 - altre strutture a pareti non accoppiate 0 / 1 = 1,1 - strutture a pareti accoppiate o miste equivalenti a pareti 0 / 1 = 1,2 10

11 Strutture NON REGOLARI in pianta 0 / 1 = 1,05 Il calcolo del rapporto 0 / 1 viene fatto operando la media dei valori del rapporto suddetto per le tipologie strutturali delle strutture Regolari in pianta con 1 0 / 1 = 1,10 0 / 1 = 1,15 0 / 1 = 1,00 0 / 1 = 1,05 0 / 1 = 1,10 q 0 = 3,15 (input spettri progetto) fattore di struttura adottato: q CD'B' = 2,52 Il Tecnico 11

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