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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