legge 5 Novembre 1971 n.1086 legge 5 Novembre 1971 n.1086

Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio normale e precompresso ed a struttura metallica

legge 2 Febbraio 1974 n.64legge 2 Febbraio 1974 n.64

Provvedimenti per le costruzioni, con particolari prescrizioni per le zone sismiche

PANORAMA NORMATIVOPANORAMA NORMATIVO

Costruzioni in Zona Sismica – Panorama normativoA-A 2008-2009

delega al Ministro per i lavori pubblici l'emanazione delle norme tecniche

sancisce che le norme tecniche potranno essere successivamente modificate o aggiornate con la medesima procedura

In materia sismica si cita in particolare:

D.M. LL. PP. 16 Gennaio 1996D.M. LL. PP. 16 Gennaio 1996

Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi.

AAlle norme tecniche disponibili occorre riferirsi sempre, qualora si intenda operare in lle norme tecniche disponibili occorre riferirsi sempre, qualora si intenda operare in accordo con la normativa vigente e dunque sotto la sua copertura legaleaccordo con la normativa vigente e dunque sotto la sua copertura legale

Molte tipologie strutturali sono già estesamente trattate dall’Eurocodice 8.

Si citano:

�EC8 – Parte 1-3 –Specific Rules for timber Buildings

�EC8 – Parte 1-3 –Specific Rules for steel concrete composite buildings

�EC8 – Parte 2 – Bridges

�EC8 – Parte 3 – Towers, Masts, Chimneys

�EC8 – Parte 4 – Silos, Tanks and Pipelines

�EC8 – Parte 5 – Foundations, Retaining Structures and Geothecnical Aspects

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri, n°3274 del 20 marzo2003:’Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica delterritorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica’

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri, n°3316 del 2 ottobre2003:‘Modifiche ed integrazioni all’ordinanza del Presidente del Consiglio deiMinistri n. 3274 del 20 marzo 2003’.

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri, n°3431 del 3 maggio2005:‘Norme tecniche per il progetto, la valutazione e l’adeguamento sismico degliedifici’.

Normative di nuova generazione:Normative di nuova generazione:

edifici’.

Decreto 14 settembre 2005 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti,‘Norme tecniche per le costruzioni, (TESTO UNICO)

Ordinanza PCM 3519 (28/04/2006) Criteri generali per l'individuazione delle zone sismiche e per la formazione e l'aggiornamento degli elenchi delle medesime zone

Decreto 14 gennaio 2008 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, ‘ Norme tecniche per le costruzioni, (TESTO UNICO)

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri, n°3274 del 20 marzo2003:’Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica delterritorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica’

Normative di nuova generazione:Normative di nuova generazione:

Normative di nuova generazione:Normative di nuova generazione:

Decreto 14 gennaio 2008 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, ‘ Norme tecniche per le costruzioni, (TESTO UNICO)

Lo scopo delle norme è di assicurare che in caso di evento sismico sia protetta la vita umana, siano limitati i danni e rimangano funzionanti le strutture essenziali agli interventi di protezione civile.

punto 2.1: Sicurezza nei confronti della stabilità (stato limite ultimo – SLU)Sotto l’effetto della azione sismica di progetto le strutture degli edifici, ivi compresi gli eventuali dispositivi antisismici di isolamento e/o dissipazione, pur subendo danni di grave entità agli elementi strutturali e non strutturali, devono mantenere una residua resistenza e rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali e l’intera capacità portante nei confronti dei carichi verticali.

REQUISITI DI SICUREZZAOPCM 3274 (2003) e succ. mod.

nei confronti dei carichi verticali.

punto 2.2: Protezione nei confronti del danno (stato limite di danno – SLD)Le costruzioni nel loro complesso, includendo gli elementi strutturali e quelli non strutturali, ivi comprese le apparecchiature rilevanti alla funzione dell’edificio, non devono subire danni gravi ed interruzioni d’uso in conseguenza di eventi sismici che abbiano una probabilità di occorrenza più elevata di quella della azione sismica di progetto.Per particolari categorie di costruzioni, in relazione alla necessità di mantenerle pienamente funzionali anche dopo terremoti violenti, si possono adottare valori maggiorati delle azioni, facendo riferimento a probabilità di occorrenza simili o più vicine a quelle adottate per la sicurezza nei confronti del collasso.

Stato limite di dannoStato limite di dannoPROBABILITÀ DI SUPERAMENTO = 0.5 IN 50 ANNI (T = 72 ANNI)

Stato limite ultimoPROBABILITÀ DI SUPERAMENTO = 0.1 IN 50 ANNI (T = 475 ANNI)

Stato limite di collassoPROBABILITÀ DI SUPERAMENTO = 0.02 IN 50 ANNI (T = 2475 ANNI)

DEFINIZIONE DELL’AZIONE SISMICAOPCM 3274

: Descrizione dell’azione sismica

modello di riferimento:spettro di risposta elastico

per applicazioni particolari:accelerogrammi

0.2

0.4

0.6

0.8

1

a

spettro di risposta elasticoper la componente orizzontale

spettro di rispostaper la componente verticale

Il moto orizzontale è considerato composto da due componenti ortogonali indipendenti, caratterizzate dallo stesso spettro di risposta.In mancanza di documentata informazione specifica, la componente verticale del moto sismico si considera rappresentata da uno spettro di risposta elastico diverso da quello delle componenti orizzontali, come specificato in 3.2.3.”

0 1 2 3 4

T(s)

0

0.2

Valori di ag corrispondenti:

Zone sismiche

del territorio italiano con recepimento delle variazioni operate dalle singole Regioni (fino a marzo 2004)

CLASSIFICAZIONE SISMICA DEL TERRITORIO OPCM 3274

Zona ag

1 0,35g

2 0,25g

3 0.15g

4 0,05gamax con probabilità disuperamento = 0.10 in 50anni (T=475 anni)

SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICOOPCM 3274

S= fattore di amplificazione TB, TC, TD = periodo che separano i diversi rami dello spettro

terreno

agSη 2.5

Sa

TTB TC TD

agS

IL COMPORTAMENTO DINAMICO DEL TERRENODURANTE IL SISMA

Le onde sismiche, propagandosi nello strato più superficiale della crosta terrestre, subiscono riflessioni e rifrazioni causate dalle eterogeneità della crosta stessa

Amplificazione locale

Scarpata di faglia

epicentro

Amplificazione locale

Al passaggio dell’onda sismica possono prodursi deformazioni istantanee e permanenti della superficie terrestre

Modifica delle caratteristiche del terreno

AMPLIFICAZIONE LOCALESisma di riferimento=sisma su rocciaComportamento locale del sisma dipende da caratteristiche del terreno

Evidenze sperimentali:

Rilevamento di storie temporali di moto del terreno in vari punti del territorio

Northridge, 1994 (M 6.7)

EFFETTI STRATIGRAFICIOPCM 3274

Al punto 3.1. vengono definite 5 categorie di suolo.Categorie A, B, C, D, E in ordine di rigidezza decrescente

L’OPCM 3274 tiene conto degli effetti stratigrafici definendo lo spettro di risposta elastico e di progetto in modo differente al variare delle caratteristiche del suolo di fondazione

Terreno classificato in base a:Vs30 = velocità media di propagazione delle onde di taglio entro 30 m

∑=

=

Ni i

iS

V

hV

,1

30

30

Se Vs30 non è disponibile, il terreno è classificato sulla base del valore di:NSPT = risultato della prova Standard Penetration Test

EFFETTI STRATIGRAFICIOPCM 3274

Lo spettro di risposta elastico per la componente orizzontale:

Categoria suolo S TB TC TD

A 1,0 0,15 0,40 2,0 B, C, E 1,25 0,15 0,50 2,0

D 1,35 0,20 0,80 2,0

4

0 1 2 30.25 0.5 0.75 1.25 1.5 1.75 2.25 2.5 2.750

1

2

3

Periodo T

A

B,C,D

E

Se/ ag

EFFETTI STRATIGRAFICIOPCM 3274

Lo spettro di risposta elastico per la componente verticale:

Categoria suolo S TB TC TD

A, B, C, D, E 1,0 0,05 0,15 1,0

3

Periodo T

Se/ ag

0 1 2 30.25 0.5 0.75 1.25 1.5 1.75 2.25 2.5 2.750

1

2A,B,C,D,E

Fattore di amplificazione topografica (ST)

EFFETTI MORFOLOGICIOPCM 3274

Punto 2.2: per strutture importanti erette sopra o in vicinanza di pendii scoscesi l’azione sismica deve essere incrementata di un fattore topografico ST

ALLEGATO 4: norme tecniche per il progetto sismico di opere di fondazione e di sostegno dei terreni

Fattore di amplificazione topografica (ST)

Morfologia Pendenza media a

ST

Pendii scoscesi isolati

>15°

<1.2

15° ÷ 30°

<1.4

Larghezza in cresta molto inferiore alla larghezza di base

>30°

<1.2

a

a

LIQUEFAZIONE DEL TERRENOOPCM 3274

Punto 3.1: Categorie di suolo di fondazione

“ …. In aggiunta a queste categorie, per le quali nel punto 3.2 vengono definite le azioni sismiche da considerare nella progettazione, se ne definiscono altre due, per le quali sono richiesti studi speciali per la definizione dell’azione sismica da considerare:

S1 - Depositi costituiti da, o che includono, uno strato spesso almeno 10 m di argille/limi S1 - Depositi costituiti da, o che includono, uno strato spesso almeno 10 m di argille/limi di bassa consistenza, con elevato indice di plasticità (PI > 40) e contenuto di acqua, caratterizzati da valori di Vs30 < 100 m/s (10 < cu < 20 kPa)

S2 - Depositi di terreni soggetti a liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti”

ACCELEROGRAMMI SISMICI OPCM 3274

punto 3.2.7: Impiego di accelerogrammi

“Entrambi gli stati limite di collasso e di danno potranno essere verificati mediante l’uso di accelerogrammi artificiali o simulati o naturali.

Quando è necessario utilizzare un modello spaziale, l’azione sismica deve essere rappresentata da gruppi di tre accelerogrammi diversi agenti contemporaneamente nelle tre direzioni principali della struttura. contemporaneamente nelle tre direzioni principali della struttura.

Gli accelerogrammi dovranno avere uno spettro di risposta coerente con lo spettro di risposta elastico.

….

Il numero di accelerogrammi o, per analisi spaziali, di gruppi di accelerogrammi deve essere almeno pari a 3. ”

ACCELEROGRAMMI SISMICI OPCM 3274

Impiego di accelerogrammi:

1) A partire da spettro elastico si scelgono almeno 3 accelerogrammi spettro-compatibili (gruppi da 3 se occorre un modello spaziale)

Sa Sa

T

2) Analisi strutturale temporale, mediante integrazione numerica delle equazioni del moto

3) Scelta dei valori finali:• almeno 7 accelerogrammi: valori medi delle analisi• almeno 3 acelerogrammi: valori più sfavorevoli

T

ACCELEROGRAMMI SISMICI OPCM 3274

Accelerogrammi naturali o simulati

Sono accelerogrammi registrati o generati mediante simulazione fisica della sorgente e della propagazione

Il loro uso è ammesso, a condizione che:Il loro uso è ammesso, a condizione che:

• siano adeguatamente giustificate le ipotesi relative alle caratteristiche sismogenetiche della sorgente

• siano adeguatamente giustificate le ipotesi relative alle condizioni del suolodel sito

• siano soddisfatte le condizioni di coerenza con lo spettro di riferimento”

ACCELEROGRAMMI SISMICI OPCM 3274

Accelerogrammi naturali

Registrazioni storiche di accelerogrammi. Possono essere reperiti da cataloghi.

Tra questi, il più recente è stato proposto dall’ Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia CPTI04 contiene 2550 sismi italiani registrati contiene 2550 sismi italiani registrati fino al 2002.

Sulla base di tali serie storiche sono stati dedotti i parametri simologici riportati nell’OPCM 3274.

Il catalogo è disponibile all’indirizzo telematico:

http://emidius.mi.ingv.it/CPTI/

Accelerogrammi sismici relativi ai maggiori eventi: http://peer.berkeley.edu/smcat/search.html

ACCELEROGRAMMI SISMICI OPCM 3274

Accelerogrammi simulati

Accelerogrammi generati mediante simulazione fisica della sorgente e della propagazione o mediante elaborazione di terremoti lievi registrati

L’Istituto Nazionale di Geofisica e L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ha proposto una mappa di zone sismogenetiche uniformi

Zona 910: poco caratterizzata dal punto di vista sismo-tettonico, attualmente oggetto di studi.

Caratterizzata da sismicità più elevata rispetto a zone circostanti

ACCELEROGRAMMI SISMICI OPCM 3274

Accelerogrammi artificiali

Sono ottenuti mediante simulazione numerica a partire da uno spettro di partenza.

Sono necessari programmi di simulazione numerica.

Programma SIMQKE disponibile su web

INPUT: spettro di risposta elastico della zona considerata

OUTPUT: numero richiesto di istogrammi statisticamente indipendenti, equivalenti allo spettro

Nota: occorrono circa 2 ore per la simulazione di 5 accelerogrammi indipendenti

ACCELEROGRAMMI SISMICI OPCM 3274

Accelerogrammi artificiali

Esempio 2: Simulazione di accelerogrammi riferiti ad un sisma misurato

Accelerogramma misurato e simulato simulate di accelerazione e accelerazione e velocità

Spettro di input e di output

d g k q lk q 0i ikF G Q Qn

i=2

= γ + γ + γ (ψ × )∑

γg = 1,4 (1,0 se il suo contributo aumenta la sicurezza);γq = 1,5 (0 se il suo contributo aumenta la sicurezza);

Gk il valore caratteristico delle azioni permanenti;Pk il valore caratteristico della forza di precompressione;Q il valore caratteristico dell’azione di base di ogni combinazione;

Stato limite ultimo

COMBINAZIONE DEI CARICHI IN ASSENZA DI SISMA DM 16-1-1996

Q1k il valore caratteristico dell’azione di base di ogni combinazione;Qik i valori caratteristici delle azioni variabili tra loro indipendenti;Ψ0i coefficiente di combinazione allo stato limite ultimo,

Stato limite di esercizio

rare: Fd = Gk + Q1k + i n

i 2

=

=∑ (Ψ0i⋅Qik)

frequenti: Fd = Gk + Ψ11 + Q1k + i n

i 2

=

=∑ (Ψ2i Qik)

quasi permanenti: Fd = Gk + i n

i 1

=

=∑ (Ψ2i⋅Qik)

Punto 3.3: carichi gravitazionali per il calcolo degli effetti dell’azione sismica:

( )K i Ei KiG Q + ψ∑

ψψψψEi = coefficiente di combinazione dell’azione variabile , che tiene conto

CARICHI SISMICI OPCM 3274

Ei 0i SLDψ = ψ × ϕ

Ei 2i SLUψ = ψ × ϕ

Ei

della probabilità che tutti i carichi ψψψψ0i Qki (SLD) o ψψψψ2i Qki (SLU) siano

presenti sulla intera struttura in occasione del sisma

COEFFICIENTI ΨΨΨΨ0i, ΨΨΨΨ2i PER VARIE DESTINAZIONI D’USO

Destinazione d’uso ΨΨΨΨ0i (SLD) ΨΨΨΨ2i (SLU)

Abitazioni, Uffici 0.70 0.30

Uffici aperti al pubblico, Scuole, Negozi, Autorimesse 0.70 0.60

Tetti e coperture con neve 0.70 0.20

Magazzini, Archivi, Scale 1.00 0.80

Vento 0 0

CARICHI SISMICI OPCM 3274

Vento 0 0

COEFFICIENTI ϕ ϕ ϕ ϕ PER EDIFICI

Carichi ai piani ϕϕϕϕ

Carichi indipendenti Copertura 1.00

Altri piani 0.50

Archivi 1,00

Carichi correlati ad alcuni piani Copertura 1.00

Piani con carichi correlati 0.80

Altri piani 0.50

γIE azione sismica per lo stato limite in esame

Gk carichipermanential loro valorecaratteristico

( )I K i ji kiE G Qγ + + ψ∑

COMBINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA CON LE ALTRE AZIONI

OPCM 3274

Gk carichipermanential loro valorecaratteristico

ψji= ψ2i(SLU) coefficiente di combinazione che fornisce il valore quasi-permanente dell’azione variabile Qi

ψji=ψ0i (SLD) coefficiente di combinazione che fornisce il valore rarodell’azione variabile Qi

Qki = valore caratteristico della azione variabile

Osservazione 1 : in caso di sisma sono richieste due sole combinazioni delle azioni: una per SLU e una per SLD

( )I K i ji kiE G Qγ + + ψ∑

COMBINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA CON LE ALTRE AZIONI

OPCM 3274

Osservazione 2 : i coefficienti ψψψψ2i per la combinazione in SLU sono minori dei coefficienti ψψψψ0i per la combinazione in SLD. In questo secondo caso, si considerano sismi con elevata frequenza di occorrenza, quindi hanno maggiore probabilità di agire in contemporanea con altre azioni variabili.

Osservazione 2 : In ogni caso si esclude la contemporaneità tra sisma e vento.

FATTORE DI IMPORTANZA

OPCM 3274

Punto 2.5: Livelli di protezione antisismica:

“Le costruzioni devono essere dotate di un livello di protezione antisismicadifferenziato in funzione della loro importanza e del loro uso, e quindi delleconseguenze più o meno gravi di un loro danneggiamento per effetto di unevento sismico.A tale scopo si istituiscono diverse “categorie di importanza, a ciascuna dellequali è associato un fattore γγγγI, detto fattore di importanza”

Punto 4.7: Fattori di importanza γγγγI

Categoria Edifici Fattore di importanza

I Edifici la cui funzionalità durante il terremoto ha importanza fondamentale per la protezione civile (ad esempio ospedali, municipi, caserme dei vigili del fuoco)

1.4

II Edifici importanti in relazione alle conseguenze di un eventuale collasso (ad esempio scuole, teatri)

1.2

III Edifici ordinari, non compresi nelle categorie precedenti 1.0

REQUISITI DI SICUREZZADM 14 GENNAIO 2008

Gli stati limite di esercizio sono:

- 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.

Gli stati limite ultimi sono:Gli stati limite ultimi sono:

- 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.

REQUISITI DI SICUREZZADM 14 GENNAIO 2008

Gli stati limite di esercizio sono:

- Stato Limite di Operatività (SLO):

-Stato Limite di Danno (SLD):

Gli stati limite ultimi sono:

-Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV)-Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC)

Vr: PERIODO DI RIFERIMENTO

Vn: VITA NOMINALE

Cu: COEFF D’USO

T=475 ANNIT=975 ANNI

T=30 ANNIT=50 ANNI

SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICODM 14 GENNAIO 2008

Ag=0.256g, Fo=2.36, Tc=0.35s

sisma T=475 anni

SULMONAAg=0.256g

Ag=0.28g 84mo percentileAg=0.232g 16mo percentile

SPETTRO DI PROGETTO TESTO UNICO 2008

In tal caso, lo spettro di progetto ,sia per le componenti orizzontali che verticali,

è lo spettro elastico corrispondente riferito alla probabilità di superamento nel

periodo di riferimento PVR considerata con le ordinate ridotte sostituendo:

η = 1/q

Stato limite ultimo

Stato limite di esercizio

COMBINAZIONE DEI CARICHI IN ASSENZA DI SISMA DM 14 gennaio 2008

E: azione sismica per lo stato limite in esame

COMBINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA CON LE ALTRE AZIONI

DM 14 gennaio 2008