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Normativa sismica Diego Lo Presti & Nunziante Squeglia Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Pisa 1 Ordini degli Ingegneri delle Province di Lucca e Massa Carrara OPERE DI SOSTEGNO

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Normativa sismica

Diego Lo Presti & Nunziante Squeglia

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OPERE DI SOSTEGNO

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TIPOLOGIE STRUTTURALI

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Normativa: OPCM 3274, NTC 14.01.2008• Requisiti generali di progetto

– Funzionalità (durante e dopo)

– Ammessi spostamenti permanenti (compatibili)

• Criteri di progetto

– Materiale di riporto (granulometria controllata e addensato)

– Sistema di drenaggio (tolleranza deformazioni transitorie e permanenti)

– Terreni a grana grossa (drenaggio esteso oltre superficie di rottura

• Metodi di analisi

– Non linearità terreno, effetti inerziali, idrodinamici, compatibilità deformazioni terreno, opera e tiranti

– Strutture ordinarie (H<15 m): pseudo-statico

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IPOTESI DI BASE (1)

• Problema piano

• Spostamenti sufficienti ad attivare la spinta attiva e passiva

• Terrapieno omogeneo, dotato di solo attrito (Mohr-Coulomb)

• Superficie di rottura piana, passante per il piede del muro

• Il cuneo di terreno si comporta come un corpo rigido

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IPOTESI DI BASE (2)

• Gli effetti inerziali del muro sono trascurabili

• Piano campagna regolare

• Sovraccarichi uniformemente distribuiti

• Assenza di fenomeni di liquefazione o

degradazione

• Falda a pc o assente (salvo pc orizzontale)

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INTERPRETAZIONE GRAFICA

(Kramer 1996)

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INTERPRETAZIONE GRAFICA

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NTC 14.01.2008: Metodi Pseudostatici (M-O) –

COEFFICIENTI SISMICI

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EQUAZIONI (1): EC8; NTC 2008

wdwsv

2*

d EEK)k1(H2

1E

v

h

k1

karctan

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EQUAZIONI (2)

• SPINTA ATTIVA

2

2

2

β)sen(ψδ)θsen(ψ

θ)β'sen(δ)'sen(1δ)θsen(ψψsencosθ

θ'ψsenK

)(sensencos

'senK

2

2

'

'

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EQUAZIONI (3)

• SPINTA PASSIVA: = 0

2

2

2

)(sen)(sen

)'(sen)'(sen1)(sensencos

'senK

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PUNTO DI APPLICAZIONE

AEAd PPE

AdAE PEP

)0(PA

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SPINTA DELL’ACQUA (1):

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SPINTA DELL’ACQUA (1):

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SPINTA DELL’ACQUA (1):

H4.0@ Ewd

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SPINTA DELL’ACQUA (2)

• SPINTA IDRODINAMICA

(ACQUA LIBERA A VALLE)

hzk8

7)z(q wh

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LIMITI (M – O)

• Rapporto tra componente verticale e

orizzontale ()

• Sovrastima KPE (come nel caso statico)

• Opere che non ammettono spostamenti

• Deformabilità terrapieno

– Amplificazione (Opere alte)

– Differenze di fase

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SUPERFICI DI ROTTURA CURVILINEE

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SUPERFICI DI ROTTURA CURVILINEE

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MODIFICA DEI COEFFICIENTI DI SPINTA

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OPERE NON SOGGETTE A SPOSTAMENTI

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ANALISI ELASTICA: SPOSTAMENTI

IMPEDITI

H4

V

2

1f s

ph2

eq Fg

aHP

mh3

eq Fg

aHM

H63.0P

Mh

eq

eq

eq

2/H@2

I

g

d HSg

aP

3274 OPCM

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DEFORMABILITA’ TERRAPIENO

• Metodi pseudo-dinamici (Steedman & Zeng 1990)

– Differenza di fase

– Accelerazione variabile con z

– Dipendenza da H/l (lunghezza d’onda = Vs/f)

• Principali conseguenze:

– Amplificazione (muri alti)

– Punto di applicazione

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DEFORMABILITA’ TERRAPIENO

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OPCM 3274, NTC 2008: OPERE ALTE

• H> 10 m: analisi di amplificazione (free-field) e

uso di Sag media

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CALCOLO SPOSTAMENTI: NEWMARK

hAEh )P(FT

vAE )P(WN

)tan(NT

Wg

aF

y

h

)90cos(P)P( AEhAE

)90(senP)P( AEvAE

g

W

tan)90(sen)90cos(Ptana AE

y

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CALCOLO SPOSTAMENTI

• Analisi statistica degli spostamenti indotti dal

sisma (casi reali e sintetici)

• Richard & Elms (1979)

• Whitman & Liao (1985)

4

y

3

max

2

max

a

av22.0d

SD)a/a4.9exp(a

v330d maxy

max

2

max

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CALCOLO SPOSTAMENTI

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PROGETTO AGLI SPOSTAMENTI

AMMISSIBILI

• Definire un opportuno valore di d

• Definire amax e vmax

– amax =agRSsST

– vmax = 0.16STCamax

• Calcolare ay

• Si determina il peso W che assicura Fs=1

4

y

3

max

2

max

a

av22.0d

g

W

tan)90(sen)90cos(Ptana AE

y

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OPCM 3274, EC8, NTC ‘08: MURI A GRAVITA’

• VERIFICHE:

– Stabilita’ globale (idoneita’)

– Slittamento (metodo delle forze o spostamenti

ammissibili)

– Rottura generale

• AZIONI:

– Spinte (statica + dinamica) terreno

– Spinte acqua (dinamica, EC8)

– Forze inerzia muro

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OPCM 3274, EC8, NTC ‘08: MURI A MENSOLA

• VERIFICHE:

– Stabilita’ globale (idoneita’)

– Slittamento

– Rottura generale

• AZIONI

– Spinte (statica + dinamica) terreno

– Spinte acqua (dinamica, EC8)

– Forze inerzia muro (solo orizzontale)

• RESISTENZA STRUTTURALE (Rd>Sd)

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OPCM 3274, EC8, NTC ‘08: MURI A MENSOLA

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OPCM 3274, EC8, NTC ‘08: MURI A MENSOLA

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OPCM 3274, EC8, NTC ‘08: OPERE FLESSIBILI

• VERIFICHE:

– Stabilita’ globale (idoneita’)

– Slittamento

– Rottura generale

• AZIONI

– Spinte (statica + dinamica)

terreno

– Spinte acqua (dinamica, EC8)

• RESISTENZA

STRUTTURALE (Rd>Sd)

• ANCORAGGIO,

LUNGHEZZA

D’INFISSIONE

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OPCM 3274, EC8, NTC ‘08: OPERE FLESSIBILI

)5.11( gRTsse aSSLL

esufficient sistenzaRenideformazio itàCompatibil

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TERRE ARMATEglobale Stabilità

interna Stabilità

iliinestensib Rinforzi

iestensibil Rinforzi

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ESEMPIO: MURO A GRAVITÀ5°

85°

2,6m

1,4m

4mo40'

318m

kN

Sabbia densa

gag 15,0

20,1SS (Terreno classe B)

00,1TS

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ESEMPIO: MURO A GRAVITÀ

Configurazione di verifica 1: Accelerazione sismica verso l’alto

f'= 40° M= 1,25

a g= 0,150 g SS = 1,20

k h= 0,043 k v= 0,022

βm = 0.24

f'd= 34 ° KAE= 0,342

d= 24 ° KAS= 0,312

= 85 °

= 5 °

= 2.5°

WkvW

khW

hvmh kkg

aβk

5.0max

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ESEMPIO: MURO A GRAVITÀConfigurazione di verifica 1: Accelerazione sismica verso l’alto

cls = 23 kN/m 3

PAE = 48 kN/m PAS = 45 kN/m PAE =3 kN/m

Wmuro=184 kN/m

PAE

0.5h

0.33hPAS

Wmuro

kvWmuro

khWmuro

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ESEMPIO: MURO A GRAVITÀ

dSdRd NF tan

EdRd TF

)1(, vmuroVAEEd kWPN

Configurazione di verifica 1: Accelerazione sismica verso l’alto

VERIFICA A SLITTAMENTO

NEd= 203 kN/m

FRd= 90 kN/m

T Ed= 50 kN/mhmuroHAEEd kWPT ,

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ESEMPIO: MURO A GRAVITÀ

Configurazione di verifica 2: Accelerazione sismica verso il basso

W

kvW khW

hvmh kkg

aβk

5.0maxf'= 40° M= 1,25

a g= 0,150 g SS = 1,20

k h= 0,043 k v= 0,022

βm = 0.24

f'd= 34 ° KAE= 0,340

d= 24 ° KAS= 0,312

= 85 °

= 5 °

= 2.4°

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ESEMPIO: MURO A GRAVITÀConfigurazione di verifica 2: Accelerazione sismica verso il basso

cls = 23 kN/m 3

PAE = 50 kN/m PAS =45 kN/m PAE =5 kN/m

Wmuro=184 kN/m

PAE

0.5h

0.33hPAS

Wmuro

kvWmuro

khWmuro

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ESEMPIO: MURO A GRAVITÀ

Configurazione di verifica 2: Accelerazione sismica verso il basso

VERIFICA A SLITTAMENTO

Nsd= 212 kN/m

FRd= 94 kN/m

T sd= 52 kN/m

dEdRd NF tan

EdRd TF

)1(, vmuroVAEEd kWPN

hmuroHAEEd kWPT ,