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CostruzioniinzonasismicaA.A.2017-18

Criteridiprogettazionesismicadiedificiinc.a.

PrincipibasedellaprogettazioneSemplicitàstrutturaleLasemplicitàstrutturale,caratterizzatadall'esistenzadipercorsichiariedirettiperlatrasmissionedelleforzesismiche,èunimportanteobiettivodaperseguirepoichélamodellazione,l'analisi,ildimensionamento,ladefinizionedeiparticolarielacostruzionedistrutturesemplicisonosoggettiaminoriincertezzeequindilaprevisionedellorocomportamentoduranteuneventosismicopuòessereipotizzatainmanieramoltopiùrealistica.

da:Mezzina,2011

Uniformità,simmetriaeiperstaticità•  L’uniformitàinpiantaècaratterizzatadaunaregolaredistribuzionedeglielementi

strutturalichepermetteunatrasmissionerapidaedirettadelleforzediinerziaprodottedallemassedistribuitedell'edificio.Senecessario,l’uniformitàpuòessereottenutadividendol'interoedificiomedianteappositielementidicollegamentoinunitàdinamicamenteindipendenti.

•  L’uniformitàdell'edificionellosviluppoverticaledellastrutturaèaltrettantoimportantepoichéintalmodositendeadeliminarelaformazionedizonesensibiliovevisiaunagrandeconcentrazionedisforzionotevolirichiestediduttilitàchepotrebberoesserecausadiunprematurocollasso.

•  Unastrettarelazionetraladistribuzionedellemasseeladistribuzionedelleresistenzeedellerigidezzeeliminaeccentricitàeccessiveframassaerigidezza.

•  Selaconfigurazionedell’edificioèsimmetricaoquasi-simmetrica,unadisposizionesimmetricadeglielementistrutturali,chesiraccomandasiabendistribuitainpianta,èappropriataperilraggiungimentodell’uniformità.

•  L’utilizzodielementistrutturalidistribuiticonregolaritàaumental’iperstaticitàepermetteunaridistribuzionepiùfavorevoledeglieffettidovutialleazionieunamaggiordissipazionedienergiadapartedell'interastruttura.

Principibasedellaprogettazione

RigidezzaeresistenzabidirezionaleIlmotosismicoorizzontaleèunfenomenobidirezionaleeperquestomotivolastrutturadell'edificiodeveessereingradodiresistereadazioniorizzontaliprovenientidaqualsiasidirezione.siraccomandacheglielementistrutturalisianodispostiinpiantasecondounamagliaortogonalecheassicuricaratteristicheanaloghediresistenzaerigidezzainentrambeledirezioniprincipali.

ResistenzaerigidezzatorsionaliOltreallaresistenzaeallarigidezzalaterali,siraccomandachelastrutturadell'edificioposseggaun'adeguataresistenzaerigidezzatorsionalialfinedilimitaremotiditipotorsionalechetendonoasottoporreidiversielementistrutturaliadunregimedisforzononuniforme.Inquestaotticaleconfigurazioniincuiiprincipalielementiresistentiall’azionesismicasonodistribuitiinprossimitàdelperimetroesternodell'edificiopresentanochiarivantaggi.

Principibasedellaprogettazione

Azionimembranalialivellodeipiani•  Negliedifici,gliimpalcati(compresoiltetto)giocanounruolomoltoimportantenel

comportamentosismicocomplessivodellastruttura.Essisicomportanocomemembratureorizzontalicheriunisconoetrasmettonoleforzediinerziaaisistemistrutturaliverticalieassicuranochedettisistemipartecipinotuttiinsiemenelcontrastarel'azionesismicaorizzontale.L’azionedegliimpalcaticomemembratureassumeunaparticolareimportanzanelcasodisistemistrutturaliverticalicaratterizzatidaunosviluppocomplessoenonuniformeoquandosiutilizzinoinsiemesistemistrutturalicaratterizzatidaunadiversadeformabilitàorizzontale(comeperesempioneisistemimistiosistemidoppi).

•  Siraccomandacheisistemidisolaieiltettoabbianorigidezzaeresistenzainpiantaesianocollegatiinmanieraefficaceaglielementistrutturaliverticali.Siraccomandadiprestareunaparticolareattenzionealleconfigurazioninoncompatteomoltoallungateinpiantaedaicasiincuiesistanogrosseapertureneisolai,specialmentesequesteultimesonoposteinprossimitàdeiprincipalielementistrutturaliverticali,impedendocosìun'efficienteconnessionetralastrutturaverticaleeorizzontale.

•  Siraccomandachelemembratureabbianosufficienterigidezzainpiantaperladistribuzionedelleforzediinerziaorizzontalisuisistemistrutturaliverticali,inaccordoconleipotesidell’analisi,inparticolarequandocisonosignificativicambiamentinellarigidezzaorientriesporgenzedielementiverticalialdisopraealdisottodellamembratura.

Principibasedellaprogettazione

Fondazioneadeguata•  Perquantoriguardal’azionesismica,laprogettazioneelacostruzionedellefondazionie

deglielementidicollegamentoconlasovrastrutturadevonogarantirechetuttol'edificiosiasollecitatoinmanierauniformedall'azionesismica.

•  Perstrutturecompostedaundiscretonumerodipareticonfunzionestrutturale,differentiperlarghezzaerigidezza,siraccomandadipredisporreunafondazionedeltiporigidoscatolareoconcellule,cheincludaduepiastre,unaall'intradossodellafondazioneedunaall’estradosso.

•  Peredificiconelementidifondazioneseparati(plintiopali),siraccomandal’utilizzodiunapiastradifondazioneodiunatravedicollegamentotraquestielementiinentrambeledirezioniprincipali

Principibasedellaprogettazione

Membraturesismicheprimarieesecondarie•  Uncertonumerodimembraturestrutturali(cioétravie/ocolonne)possonoessere

progettatecomemembrature(oelementi)sismiche"secondarie",nonfacentipartedelsistemaresistenteall’azionesismicadell’edificio.Laresistenzaelarigidezzadiquestielementialleazionisismichedeveesseretrascurata.Nondimenoquestemembratureeilorocollegamentidevonoessereprogettatiedotatididettaglicostruttivipersostenereicarichigravitazionaliquandosoggettiaspostamenticausatidallapiùsfavorevoledellecondizionisismichediprogetto.

•  Siraccomandacheilcontributototaleallarigidezzalateraledituttelemembraturesismichesecondarienonsiamaggioredel15%diquelladituttelemembraturesismicheprimarie.

Principibasedellaprogettazione

PrincipibaseperlaprogettazioneCapacitàdidissipareenergiaeclassididuttilità•  Laprogettazionediedificidicalcestruzzoinzonasismicadevegarantire

un'adeguatacapacitàdidissipazionedell'energiadapartedellastrutturasenzaunasignificativariduzionedellasuaresistenzaglobaleneiconfrontidelleazioniorizzontalieverticali.

•  Sidevegarantireun'adeguataresistenzadituttiglielementistrutturalinellasituazionesismicadiprogetto,esiraccomandachelerichiestedideformazioninon-linearinellezonecritichesianoadeguatealladuttilitàglobaleipotizzataneicalcoli.

•  Gliedificidicalcestruzzoinzonasismicadevonoessereprogettatiperfornireunacapacitàdidissipazionedienergiaeuncomportamentoduttileglobale.Sigarantisceuncomportamentoduttileglobaleselarichiestadiduttilitàriguardaglobalmenteungrandevolumedellastrutturaindifferentielementieposizioniintuttiisuoipiani.Atalfine,siraccomandachelemodalitàdicollassoduttile(peresempioflessionali)precedanolemodalitàdicollassofragili(peresempioataglio)conunsufficientegradodiaffidabilità.

•  GliedificidicalcestruzzosonoclassificatinelledueclassididuttilitàCDB(duttilitàbassa)eCDA(duttilitàalta),infunzionedellalorocapacitàdidissipazioneditipoisteretico.Entrambeleclassicorrispondonoaedificiprogettati,dimensionatiedotatididettaglilocaliinaccordoconspecifichedisposizioniantisismiche,chepermettonoallastrutturadisviluppareunmeccanismostabileassociatoaunagrandedissipazionedienergiaditipoistereticosottociclidicaricoripetuti,senzachesiverifichinorottureditipofragile.

•  AlfinedigarantireladuttilitànecessariaperleclassididuttilitàBeA,sidevonosoddisfareperogniclassedisposizionispecifichepertuttiglielementi.Siutilizzanoperogniclassevaloridifferentidelcoefficientedicomportamentoq,inrelazionealladifferenteduttilitàdisponibilerelativaalledueclassididuttilità.

PrincipibaseperlaprogettazioneCapacitàdidissipareenergiaeclassididuttilità

CriteridiregolaritàstrutturaleAifinidellaprogettazioneinzonasismica,lestrutturedegliedificisonoclassificatiinregolarienon-regolariinpiantaeinelevazioneQuestadistinzionesiriflettesuiseguentiaspettidellaprogettazioneinzonasismica:•  ilmodellostrutturale,chepuòessereunmodellopianosemplificatoounmodello

spaziale;•  ilmetododianalisi,chepuòessereun’analisisemplificataconspettrodirisposta

(metododelleforzelaterali)oun’analisimodale;•  ilvaloredelcoefficientedicomportamentoq,chedeveesserediminuitoperedifici

non-regolari

daAiello,2011

Regolaritàinpiantaa1)Ladistribuzionedimasseerigidezzeèapprossimativamentesimmetricarispettoaduedirezioniortogonalia2)laformainpiantaècompatta,ossiailcontornodiogniorizzontamentoèconvesso;ilrequisitopuoritenersisoddisfatto,ancheinpresenzadirientranzeinpianta,quandoessenoninfluenzanosignificativamentelarigidezzanelpianodell’orizzontamentoe,perognirientranza,l’areacompresatrailperimetrodell’orizzontamentoelalineaconvessacircoscrittaall’orizzontamentononsuperail5%dell’areadell’orizzontamento;

Regolaritàinpianta

daAiello,2011

Regolaritàinpianta

daAiello,2011

Regolaritàinpianta

daAiello,2011

b)Formanontroppoallungata.Ilrapportotrailatidelrettangolocircoscrittoallapiantadiogniorizzontamentoèinferiorea4;

Regolaritàinpianta

daAiello,2011

c)Rigidezzadegliorizzontamenti.Ciascunorizzontamentohaunarigidezzanelpropriopianotantomaggioredellacorrispondenterigidezzadeglielementistrutturaliverticalidapotersiassumerechelasuadeformazioneinpiantainfluenziinmodotrascurabileladistribuzionedelleazionisismichetraquestiultimieharesistenzasufficienteagarantirel’efficaciaditaledistribuzione.

Distanzatracostruzionicontigue

daAiello,2011

Regolaritàinaltezza(NTC18)

daMezzina,2011

•  d)tuttiisistemiresistentialleazioniverticali(qualitelaiepareti)siestendonopertuttal’altezzadellacostruzione;

•  e)massaerigidezzarimangonocostantiovarianogradualmente,senzabruschicambiamenti,dallabaseallasommitàdellacostruzione(levariazionidimassadaunorizzontamentoall’altrononsuperanoil25%,larigidezzanonsiriducedaunorizzontamentoaquellosovrastantepiùdel30%enonaumentapiùdel10%)

•  f)ilrapportotralacapacitàeladomandaalloSLVnonèsignificativamente

diverso,interminidiresistenza,perorizzontamentisuccessivi(talerapporto,calcolatoperungenericoorizzontamento,nondevedifferirepiudel30%dall’analogorapportocalcolatoperl’orizzontamentoadiacente);puofareeccezionel’ultimoorizzontamentodistruttureintelaiatedialmenotreorizzontamenti;

•  g)eventualirestringimentidellasezioneorizzontaledellacostruzioneavvenganoconcontinuitadaunorizzontamentoalsuccessivo;oppureavvenganoinmodocheilrientrodiunorizzontamentononsuperiil10%delladimensionecorrispondenteall’orizzontamentoimmediatamentesottostante,néil30%delladimensionecorrispondentealprimoorizzontamento.Faeccezionel’ultimoorizzontamentodicostruzionidialmenoquattroorizzontamenti,perilqualenonsonoprevistelimitazionidirestringimento.

Regolaritàinaltezza(NTC18)

Regolaritàinaltezza

daMezzina,2011

Regolaritàinaltezza(EC8)Secisonoconsiderevoliirregolaritàinaltezza(peresempiounariduzionedrasticaditamponamentiinunoopiùpianirispettoadaltri),devonoessereaumentatiglieffettidell’azionesismicaneglielementiverticalideirispettivipianiconilseguentecoefficientediamplificazione:

η=(1+ΔVRw/ΣVed)dove:

ΔVRwèlariduzionetotaledellaresistenzadelleparetidimuraturanelpianoconsiderato,paragonataalpianoconpiùtamponamentialdisopradiesso;

ΣVedèlasommadelleazionisismicheditaglioagentisututtelemembraturesismicheverticaliprimariedelpianoconsiderato.Sequest’espressioneportaauncoefficientediamplificazioneηminoredi1,1,nonènecessariomodificareglieffettidelleazioni.

!

Figure'1')'Meccanismo'di'danno'denominato'"piano'soffice".'

!

!

Figure'1')'Collasso'del'"piano'soffice"'a'Pettino.'

!

Irregolaritàdovuteaitamponamentidimuratura

•  Devonoesseretenuteincontoleconseguenzediirregolaritàinpiantaprodottedaitamponamenti.

•  Devonoesseretenuteincontoleconseguenzediirregolaritàinelevazioneprodottedaitamponamenti.

•  Sidevetenerecontodelleelevateincertezzerelativealcomportamentodeitamponamenti(soprattutto,lavariabilitàdelleloroproprietàmeccanicheedeiloroattacchialtelaiocircostante,laloropossibilemodificadurantel’utilizzodell’edificio,comeilloronon-uniformegradodidanneggiamentosubitoduranteilterremotostesso).

•  Devonoesseretenutiincontoglieffettilocalipossibilmentesfavorevolidovutiall’interazionetelaio-tamponamento(peresempiolarotturaatagliodicolonnesottoforzeditaglioindottedall’azioneapuntonediagonaledeitamponamenti)

Limitazionedeidanniaitamponamenti

•  Siraccomandacheperisistemistrutturali,eccettoneicasidibassasismicità,sianopreseappropriatemisureperevitarerotturefragilieprematuredisintegrazionidelleparetiditamponamento(inparticolaredipannellidimuraturaconapertureocompostedamaterialifragili),nonchéilcollassoparzialeototalefuoripianodipannellisnellidimuratura.

•  (Esempidimisureinaccordopermigliorarel’integritàeilcomportamentosianelpianosiafuoripiano,includonoleggereretimetallichebenancoratesuunafacciadellaparete,elementidiarmaturafissatiallecolonneeinseritineilettidimaltadellamuratura,puntelliecateneattraversoipannellielospessoretotaledellaparete.

Limitazionedeidanniaitamponamenti

Limitazionedeidanniaitamponamenti

Fattoredicomportamento(§3.2.3.5)Qualoraleverificheaglistatilimiteultiminonvenganoeffettuatetramitel’usodiopportuniaccelerogrammiedanalisidinamichealpasso,aifinidelprogettoodellaverificadellestrutturelecapacitàdissipativedellestrutturepossonoesseremesseincontoattraversounariduzionedelleforzeelastiche,chetienecontoinmodosemplificatodellacapacitàdissipativaanelasticadellastruttura,dellasuasovraresistenza,dell’incrementodelsuoperiodoproprioaseguitodelleplasticizzazioni.Intalcaso,lospettrodiprogettoSd(T)dautilizzare,siaperlecomponentiorizzontali,siaperlacomponenteverticale,èlospettroelasticocorrispondenteriferitoallaprobabilitàdisuperamentonelperiododiriferimentoPVRconsiderata(v.§§2.4e3.2.1),conleordinateridottesostituendoηcon1/q,doveqèilfattoredicomportamentodefinitonelcapitolo7.SiassumeràcomunqueSd(T)≥0,2ag.

FattoredicomportamentoIlfattoredicomportamentoqèuncoefficientechetienecontoinmodosemplificatodellacapacitàdissipativaanelasticadellastrutturadellasuasovraresistenzaattraversoilqualevieneconvenientementeridottolospettrodiprogetto.

F0=valoremassimodelfattorediamplificazionedellospettroinaccelerazioneorizzontale

SpettrodiRisposta

daBraga,2010

Fattoredicomportamento:riduzionedellospettrodiprogetto

Fattoredicomportamento

Nelcasodicomportamentostrutturaledissipativoilvaloredelfattoredicomportamentoq,dautilizzareperlostatolimiteconsideratoenelladirezioneconsiderataperl’azionesismica,dipende:-  dallatipologiastrutturale,-  dalsuogradodiiperstaticitàe-  daicriteridiprogettazioneadottati

etieneconto,convenzionalmente,dellecapacitàdissipativedelmateriale.Lestrutturepossonoessereclassificatecomeappartenentiadunatipologiainunadirezioneorizzontaleeadun’altratipologianelladirezioneorizzontaleortogonaleallaprecedente,utilizzandoperciascunadirezioneilfattoredicomportamentocorrispondente.

Fattoredicomportamento(§7.3.1)IllimitesuperioreqlimdelfattoredicomportamentorelativoalloSLVècalcolatotramitelaseguenteespressione:

qlim=q0⋅KR dove:

q0èilvaloredibasedelfattoredicomportamentoalloSLVchedipendedallaclassediduttilitàdallatipologiastrutturaleedalrapportodisovraresistenzaαu/α1trailvaloredell’azionesismicaperilqualesiverificalaformazionediunnumerodicerniereplastichetalidarenderelastrutturalabileequelloperilqualeilprimoelementostrutturaleraggiungelaplasticizzazioneaflessione;

KRèunfattoreriduttivochedipendedallecaratteristichediregolaritàinaltezzadellacostruzione,convalorepariad1percostruzioniregolariinaltezzaeparia0,8percostruzioninonregolariinaltezza.

Fattoredicomportamento(§7.3.1)

α1èilvaloredell’azionesismicaperilqualeilprimoelementostrutturaleraggiungelaplasticizzazioneaflessione;

αuèilvaloredell’azionesismicaperilqualesiverificalaplasticizzazioneinunnumerodizonedissipativetaledarenderelastrutturaunmeccanismo

Rapportodisovraresistenzaαu/α1

da:Mezzina,2011

Ilcoefficienteαupuòessereottenutodaun’analisistaticanon-lineare(pushover)globale.

Rapportodisovraresistenzaαu/α1

•  Perlecostruzioniregolariinpianta,qualoranonsiprocedaadun’analisinonlinearefinalizzataallavalutazionedelrapportoαu/α1,peressopossonoessereadottatiivaloriindicatineiparagrafisuccessiviperlediversetipologiecostruttive.

•  Perlecostruzioninonregolariinpianta,sipossonoadottarevaloridiαu/α1pariallamediatra1,0edivaloridivoltainvoltafornitiperlediversetipologiecostruttive.

•  Lasceltadelfattoredistrutturadeveessereadeguatamentegiustificata.Ilvaloreadottatodevedarluogoadazionidiprogettoaglistatilimiteultimicoerenticonleazionidiprogettoassunteperglistatilimitediesercizio.

•  Perlacomponenteverticaledell’azionesismicailvalorediqutilizzato,amenodiadeguateanalisigiustificative,èq=1,5perqualunquetipologiastrutturaleedimateriale,trannecheperipontiperiqualièq=1.

Rapportodisovraresistenza

•  struttureatelaio,

•  struttureapareti,

•  strutturemistetelaio-pareti,

•  struttureapendoloinverso,

•  strutturedeformabilitorsionalmente,

Tipologiestrutturali

daBraga,2010

daBraga,2010

daBraga,2010

daBraga,2010

pareteaccoppiata:Elementostrutturalecostituitodadueopiùparetisingole,connessesecondounoschemaregolaredatraviadeguatamenteduttili("travidiconnessione"),talecheilmomentototaleallabaseprodottodalleforzesismicheorizzontalièequilibratoperalmenoil20%dallacoppiaprodottadaglisforziverticalidovutiall’accoppiamento.

daBraga,2010

daBraga,2010

daBraga,2010

•  Adognilivelloeperognidirezionedianalisixey,l’eccentricitàstrutturaleeoeilraggiotorsionalerdevonoessereinaccordoconleduecondizioniriportatediseguito,chesonoespresseperladirezionedianalisiy:

eox<0,30rx rx>ls

dove:

eoxèladistanzatrailcentrodellerigidezzeeilcentrodimassa,misuratalungoladirezionex,cheènormalealladirezionedell’analisiconsiderata;

rxèlaradicequadratadelrapportotralarigidezzatorsionaleelarigidezzalateralenelladirezioney("raggiotorsionale");

lsèilraggiogiratoredellamassadelpianoinpianta[radicequadratadelrapportotra(a)ilmomentodiinerziapolaredellamassadelpianoinpiantarispettoalcentrodimassadelpianoe(b)lamassadelpiano].

Deformabilitàtorsionale

Deformabilitàtorsionale

daAiello,2011

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Deformabilitàtorsionale

Deformabilitàtorsionale

Fattoredicomportamento,qopersistemiregolariinelevazione

da:Mezzina,2011

daBraga,2010