Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni

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1 Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni Lo spettro di risposta Contributi di G. Di Carlo, A. Runfola, F. Di Trapani, G. Macaluso

2 La modellazione delle azioni sismiche Lo spettro di risposta

3 Articolazione della Norma 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 10. 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)

4 F = ma kx x k T 0 x kx = mx x T 2π 2π = = k/m ω t Oscillatore elementare

5 F = ma T x kx t x k cx 0 x kx = mx kx cx = mx Oscillatore elementare smorzato

6 x g x ( ) g m x + x = kx mx + kx = mx g k Oscillatore elementare soggetto ad accelerazione alla base mx + cx + kx = mx g 2 x+ 2ξωx+ ω x= x g

7 x k x g Dipende dal periodo di ritorno Dipende, a parità di periodo di ritorno, dal sito x g 2 x+ 2ξωx+ ω x= x g ω 2 x max ω 2 x t t Come nasce lo spettro T ω 2 x max

8 x k x g x g 2 x+ 2ξωx+ ω x= x g ω 2 x max ω 2 x t t T ω 2 x max

9

10 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 che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni 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

11 E necessaria la conoscenza di una serie di informazioni in cascata a g accelerazione orizzontale massima su suolo rigido 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 che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni 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

12 PROBABILITÀ DI SUPERAMENTO IN UN PERIODO ASSEGNATO 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 (SLO): a seguito del terremoto 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.

13 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; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza 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

14 PERIODO DI RIFERIMENTO 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 ) R T C T C = C C x T* C

15 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

16 p = 4 i= 1 4 i= 1 Pi di 1 d i dove: p = valore del parametro di interesse nel punto in esame; pi = valore del parametro di interesse nell i-simo punto della maglia elementare contenente il punto in esame; di = distanza del punto in esame dall i-esimo punto della maglia suddetta. pi di Desumibili dalla tabella Devono essere calcolati Se il tempo di ritorno richiesto è differente da uno dei 9 tempi di ritorno forniti in tabella? - 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. il valore del parametro di interesse si ottiene mediante interpolazione tra i valori dei parametri corrispondenti ai due tempi di ritorno minorante e maggiorante

17 Verifiche dei pannelli di muro per azioni ortogonali al piano medio (le verifiche vanno effettuate nella sezione di mezzeria ed in quella di testa) e M(N) M(p) N N pr p N N e h

18 Azione sismica orizzontale nelle verifiche locali fuori piano delle pareti legenda Z/H=1 Z/H=0.5 Z/H=0 DM ' T a /T 1 = Ta/T1 ( + Z /H) ( ) 0. 1 Ta / T1 S a S 3 1 S ~ a g = ; Sa = ags 5 q q 2 a a 1+ Z 2.5a g Z=H T a /T 1 =0 a g a

19 F=W R(T) I β ε DM 96

20 GRAZIE PER L ATTEN ZIONE

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