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Analisi Sismica Secondo Le N.T.C.2008
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Analisi Sismica Secondo Le N.T.C.2008

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  • 1. IL CALCOLO STRUTTURALE CON IL D.M.2008 ED APPLICAZIONI PRATICHE CON STRUMENTI INFORMATICI BARI 26-27 Giugno 2009 S.T.S. Software Tecnico Scientifico
  • 2. PROGRAMMA DEL CORSO
    • Analisi sismica delle strutture secondo le nuove norme tecniche: D.M. 14 gennaio 2008
    • Gerarchia delle resistenze: cosa cambia nel progetto delle armature
    • Verifica di resistenza al fuoco delle strutture in c.a.
    • Applicazioni tramite software C.D.S. Win
    S.T.S. Software Tecnico Scientifico
  • 3. QUADRO NORMATIVO - Decreto Ministeriale, 9 gennaio 1996: “ Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche ”. - Ordinanza n.3274, 20 marzo 2003: “ Norme tecniche per il progetto, la valutazione e l’adeguamento sismico degli edifici”. ( 18 mesi di allineamento tecnico ) - 8 novembre 2004 - Ordinanza n.3379, 5 novembre 2004: “ Disposizioni urgenti di protezione civile.” ( Proroga di 6 mesi ) - 8 maggio 2005 - Ordinanza n.3431, 10 maggio 2005: ( Proroga di 3 mesi ) - 8 agosto 2005 - Ordinanza n.3452, 1 agosto 2005: ( Proroga di 2 mesi ) - 8 ottobre 2005 - Decreto Ministeriale 14 settembre 2005, su Gazzetta Ufficiale n.222, 23 settembre 2005 (30 gg per l’applicazione): “Norme Tecniche per le Costruzioni” : ( 18 mesi di allineamento tecnico ) - 23 aprile 2007 - Ordinanza n.3467, 13 ottobre 2005: ( Proroga di 15 giorni ) - 23 ottobre 2005 - Conversione in Legge del Decreto Milleproroghe, 26 febbraio 2007: “Proposta Revisione Norme” : - 31 dicembre 2007 - Decreto Ministeriale 14 gennaio 2008, su Gazzetta Ufficiale n.29, 4 febbraio 2008 (30 gg per l’applicazione): “Norme Tecniche per le Costruzioni” : ( 18 mesi di allineamento tecnico ) - 30 giugno 2009
  • 4. QUADRO NORMATIVO - Decreto Ministeriale 20 novembre 1987 - “ Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento ”. - Decreto Ministeriale 3 dicembre 1987 - “ Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni prefabbricate ”. - Decreto Ministeriale 11 marzo 1988 - “ Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione. Istruzioni per l'applicazione ”. - Decreto Ministeriale 9 gennaio 1996 - “ Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche ”. - Decreto Ministeriale 14 settembre 2005 - “Norme Tecniche per le Costruzioni” : - Decreto Ministeriale 14 gennaio 2008 - “Norme Tecniche per le Costruzioni” : - Decreto Ministeriale 4 maggio 1990 - “ Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo dei ponti stradali ”. Norme valide fino al 30 giugno 2010
  • 5. QUADRO NORMATIVO Comma 3 - Per le costruzioni e le opere infrastrutturali iniziate, nonché per quelle per le quali le amministrazioni aggiudicatrici abbiano affidato lavori o avviato progetti definitivi o esecutivi prima dell'entrata in vigore della revisione generale delle Norme tecniche per le costruzioni approvate con decreto del Ministro delle infrastrutture e dei trasporti 14 settembre 2005, continua ad applicarsi la normativa tecnica utilizzata per la redazione dei progetti, fino all'ultimazione dei lavori e all'eventuale collaudo. Per le opere già in costruzione si applica la norma di progetto Comma 4 - Con l'entrata in vigore della revisione generale di cui al comma 2, il differimento del termine di cui al comma 1 non opera per le verifiche tecniche e le nuove progettazioni degli interventi relativi agli edifici di interesse strategico e alle opere infrastrutturali la cui funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione civile, nonché relativi agli edifici ed alle opere infrastrutturali che possono assumere rilevanza in relazione alle conseguenze di un loro eventuale collasso […] Per le opere di particolare importanza si applicano le disposizioni del D.M. 14 gennaio 2008
  • 6. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE SECONDO LE NUOVE NORME TECNICHE D.M. 14 GENNAIO 2008
    • Programma:
    • Metodi di verifica degli elementi strutturali
    • Spettri di risposta e spettri di progetto
    • Metodi di analisi sismica delle strutture
  • 7. METODI DI VERIFICA DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI
  • 8. Verifica degli elementi strutturali Materiali : calcestruzzo Per il calcestruzzo è stata introdotta la classe di resistenza C32/40
  • 9. Verifica degli elementi strutturali Materiali : calcestruzzo Per il calcestruzzo è stata introdotta la classe di resistenza C32/40
  • 10. Verifica degli elementi strutturali Materiali : calcestruzzo
  • 11. Verifica degli elementi strutturali Materiali : acciaio
  • 12. Verifica degli elementi strutturali Capitolo 2.7 - VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILI Relativamente ai metodi di calcolo, è d'obbligo il metodo agli stati limite . Per le costruzioni di tipo 1 e 2 e Classe d’uso I e II, limitatamente a siti ricadenti in Zona 4, è ammesso il metodo di verifica alle tensioni ammissibili . Per tali verifiche si deve fare riferimento alle norme tecniche di cui al D.M. LL. PP. 14.02.92, per le strutture in calcestruzzo e in acciaio, al D.M. LL. PP. 20.11.87, per le strutture in muratura e al D.M. LL. PP. 11.03.88 per le opere e i sistemi geotecnici. Le azioni sismiche debbono essere valutate assumendo pari a 5 il grado di sismicità S, quale definito al § B. 4 del D.M. LL. PP. 16.01.1996, ed assumendo le modalità costruttive e di calcolo di cui al D.M. LL. PP. citato, nonché alla Circ. LL. PP. 10.04.97 , n. 65/AA.GG. e relativi allegati.
  • 13. Verifica degli elementi strutturali Metodo delle tensioni ammissibili Legami costitutivi lineari
  • 14. Verifica degli elementi strutturali Metodo delle tensioni ammissibili Tensioni ammissibili
  • 15. Verifica degli elementi strutturali Metodo delle tensioni ammissibili
  • 16. Verifica degli elementi strutturali Metodo delle tensioni ammissibili Verifica di resistenza
  • 17. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite Legami costitutivi non lineari (più realistici)
  • 18. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite
  • 19. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite Verifica di resistenza
  • 20. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite Campi di rottura
  • 21. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite Domini di resistenza
  • 22. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite: vantaggi rispetto alle T.A.
    • Legami costitutivi non lineari (più realistici)
    Legami sperimentali acciaio T.A. S.L.
  • 23. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite: vantaggi rispetto alle T.A.
    • Legami costitutivi non lineari (più realistici)
    • Verifiche globali per l’intera sezione
    T.A. – Verifica puntuale Punto di verifica
  • 24. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite: vantaggi rispetto alle T.A. S.L. – Verifica globale
    • Legami costitutivi non lineari (più realistici)
    • Verifiche globali per l’intera sezione
  • 25. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite: vantaggi rispetto alle T.A. Flessione deviata T.A. S.L.
    • Legami costitutivi non lineari (più realistici)
    • Verifiche globali per l’intera sezione
  • 26. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite: vantaggi rispetto alle T.A. Flessione retta T.A. S.L.
    • Legami costitutivi non lineari (più realistici)
    • Verifiche globali per l’intera sezione
  • 27. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite: vantaggi rispetto alle T.A.
    • Possibilità di eseguite verifiche nei confronti di condizioni diverse da quella di collasso
    Definizione di diversi tipi di Stati Limite (S.L.)
    • Legami costitutivi non lineari (più realistici)
    • Verifiche globali per l’intera sezione
  • 28. Verifica degli elementi strutturali Metodo agli stati limite: definizione di diversi Stati Limite
    • STATO LIMITE ULTIMO (S.L.U.)
    • verifiche di resistenza
    • STATI LIMITE DI ESERCIZIO (S.L.E.)
    • verifiche di deformabilità
    • verifiche di vibrazione
    • verifiche di fessurazione
    • verifiche delle tensioni di esercizio
    • verifiche a fatica
  • 29. Verifica degli elementi strutturali Stati Limite secondo il D.M. 14/09/2005 STATO LIMITE ULTIMO (S.L.U.) - Sotto l’effetto dell’azione sismica di progetto per un sisma avente un periodo di ritorno di circa 500 anni, caratterizzata da una probabilità di superamento non maggiore del 10% in 50 anni, l’edificio pur subendo danni di grave entità agli elementi strutturali e non strutturali, deve mantenere una residua resistenza e rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali e l’intera capacità portante per carichi verticali. STATO LIMITE DEL DANNO (S.L.D.) - Sotto l’effetto di un sisma con basso periodo di ritorno (frequente), e di intensità non maggiore del 50% in 50 anni, avente quindi una significativa probabilità di verificarsi più di una volta nel corso della durata utile dell'opera, gli edifici non devono riportare danni (gravi) significativi né alle strutture né alle parti non strutturali, in particolare agli impianti.
  • 30. Verifica degli elementi strutturali Stati Limite secondo il D.M. 14/01/2008 STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA DELLA VITA (S.L.V.) - 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 (S.L.C.) - 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. STATI LIMITE ULTIMI
  • 31. Verifica degli elementi strutturali Stati Limite secondo il D.M. 14/01/2008 STATI LIMITE DI ESERCIZIO STATO LIMITE DI OPERATIVITA’ (S.L.O.) - 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 (S.L.D.) - 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.
  • 32. Verifica degli elementi strutturali Verifiche allo S.L.O. ed allo S.L.D. Per le costruzioni ricadenti in classe d’uso I e II si deve verificare che l’azione sismica di progetto non produca agli elementi costruttivi senza funzione strutturale danni tali da rendere la costruzione temporaneamente inagibile. d r - Spostamento interpiano h – Altezza di interpiano per costruzioni con struttura portante in muratura armata d r < 0,004 h per costruzioni con struttura portante in muratura ordinaria d r < 0,003 h per tamponamenti progettati in modo da non subire danni a seguito di spostamenti di interpiano d rp , per effetto della loro deformabilità intrinseca ovvero dei collegamenti alla struttura d r < d rp < 0,01 h Edifici con tamponamenti collegati rigidamente alla struttura che interferiscono con la deformabilità della stessa d r < 0,005 h Tipologia strutturale
  • 33. Verifica degli elementi strutturali Verifiche allo S.L.D. Per le costruzioni ricadenti in classe d’uso III e IV, si deve verificare che gli spostamenti strutturali o le accelerazioni (a seconda che gli impianti siano più vulnerabili per effetto dei primi o delle seconde) prodotti dalle azioni relative allo SLO non siano tali da produrre interruzioni d’uso degli impianti stessi.
  • 34. SPETTRI DI RISPOSTA E SPETTRI DI PROGETTO
  • 35. Spettri di risposta e di progetto L’azione sismica può essere descritta tramite accelerogrammi o spettro di risposta. Gli spettri potranno essere utilizzati per strutture con periodo fondamentale minore o uguale a 4,0 s. Per strutture con periodi fondamentali superiori lo spettro dovrà essere definito da appositi studi ovvero l’azione sismica andrà descritta mediante accelerogrammi. In eguale modo si opererà in presenza di sottosuoli di categoria S1 o S2.
  • 36. Spettri di risposta Oscillatori differenti reagiscono in modo diverso ad uno stesso terremoto Tolmezzo, Friuli, 1976
  • 37. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 38. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 39. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 40. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 41. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 42. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 43. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 44. Spettri di risposta Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma
  • 45. Spettri di risposta La costruzione dello spettro può essere ripetuta per diversi accelerogrammi Si può quindi definire una curva che inviluppa tutti gli spettri di risposta, o che viene superata solo occasionalmente
  • 46. Spettri di progetto La costruzione dello spettro può essere ripetuta per diversi accelerogrammi Questa curva è lo spettro di progetto
  • 47. Spettri di progetto Mappa Sismica 1984 Mappa Sismica 2003 ( Ordinanza n.3274, 20 marzo 2003)
  • 48. Spettri di progetto Mappa Sismica 2008 – Reticolo di riferimento
  • 49. Spettri di progetto Mappa Sismica 2008 – Reticolo di riferimento
  • 50. Spettri di progetto Mappa Sismica 2008 – Reticolo di riferimento
  • 51. Spettri di progetto Vita nominale delle strutture: V N La VITA NOMINALE di un’opera strutturale V N è intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata. La vita nominale dei diversi tipi di opere deve essere precisata nei documenti di progetto. ≥ 100 Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica ≥ 50 Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale ≤ 10 Opere provvisorie, opere provvisionali e strutture in fase costruttiva Vita Nominale V N (anni) TIPI DI COSTRUZIONE
  • 52. Spettri di progetto Classi d’uso delle strutture Classe I : Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli. Classe II : Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l’ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in Classe d’uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti.
  • 53. Spettri di progetto Classi d’uso delle strutture Classe III : Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l’ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d’uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. Classe IV : Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l’ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al D.M. 5 novembre 2001, n. 6792, “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade”, e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica.
  • 54. Spettri di progetto Coefficiente d’uso: C U Classificazione D.M. ‘05 • Classe 1: vita utile 50 anni, periodo di ritorno da considerare per i fenomeni naturali coinvolti 500 anni. Riguarda le costruzioni il cui uso prevede normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose, reti viarie e ferroviarie la cui interruzione non provoca situazioni di emergenza. • Classe 2: vita utile 100 anni, periodo di ritorno da considerare per i fenomeni naturali coinvolti 1000 anni. Riguarda le costruzioni il cui uso prevede affollamenti significativi, industrie con attività pericolose per l’ambiente, reti viarie e ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza e costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, sociali essenziali. 1.0 II 1.5 III 0.7 I 2.0 COEFFICIENTE C U IV CLASSE D’USO
  • 55. Spettri di progetto Periodo di riferimento per l’azione sismica: V R 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
  • 56. Spettri di progetto Periodo di riferimento per l’azione sismica: V R 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 La vita nominale V N è definito, al variare del tipi di costruzione Vita nominale ≥ 100 Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica ≥ 50 Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale ≤ 10 Opere provvisorie, opere provvisionali e strutture in fase costruttiva Vita Nominale V N (anni) TIPI DI COSTRUZIONE
  • 57. Spettri di progetto Periodo di riferimento per l’azione sismica: V R 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 Il valore del coefficiente d’uso C U è definito, al variare della classe d’uso Coefficiente d’uso 1.0 II 1.5 III 0.7 I 2.0 COEFFICIENTE C U IV CLASSE D’USO
  • 58. Spettri di progetto Probabilità di superamento dell’accelerazione al suolo: PV R La probabilità di superamento dell’accelerazione al suolo nel periodo di riferimento P V R , cui riferirsi per individuare l’azione sismica agente in ciascuno degli stati limite considerati, sono riportate nella seguente Tabella. 10% S.L.V. Stati Limite Ultimi Stati Limite di Esercizio Stato Limite 5% S.L.C. 63% S.L.D. 81% S.L.O. P V R - Probabilità di superamento nel periodo di riferimento V R Periodo di riferimento
  • 59. Spettri di progetto Probabilità di superamento dell’accelerazione al suolo: PV R La probabilità di superamento dell’accelerazione al suolo nel periodo di riferimento P V R , cui riferirsi per individuare l’azione sismica agente in ciascuno degli stati limite considerati, sono riportate nella seguente Tabella. Qualora la protezione nei confronti degli stati limite di esercizio sia di prioritaria importanza, i valori di P V R forniti in tabella devono essere ridotti in funzione del grado di protezione che si vuole raggiungere. 10% S.L.V. Stati Limite Ultimi Stati Limite di Esercizio Stato Limite 5% S.L.C. 63% S.L.D. 81% S.L.O. P V R - Probabilità di superamento nel periodo di riferimento V R
  • 60. Spettri di progetto Periodo di ritorno del sisma: T R Periodo di riferimento
  • 61. Spettri di progetto Periodo di ritorno del sisma: T R Probabilità di superamento dell’accelerazione al suolo 10% S.L.V. Stati Limite Ultimi Stati Limite di Esercizio Stato Limite 5% S.L.C. 63% S.L.D. 81% S.L.O. P V R - Probabilità di superamento nel periodo di riferimento V R
  • 62. Spettri di progetto Condizioni stratigrafiche L’accelerazione sismica è influenzata dalle condizioni stratigrafiche del suolo
  • 63. Spettri di progetto Categoria del suolo Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti , con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da valori di V S,30 compresi tra 180 e 360 m/s (ovvero 15 < N SPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < C u , 30 < 250 kPa nei terreni a grana fina). C Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o terreni a grana fina scarsamente consistenti, caratterizzati da valori di V S,30 inferiori a 180 m/s (ovvero N SPT,30 < 15 nei terreni a grana grossa e C u , 30 < 70 kPa nei terreni a grana fina). D Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con V S > 800 m/s). E Depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti , con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S,30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero N SPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e C u , 30 > 250 kPa nei terreni a grana fina). B Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di V S,30 superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione della formazione in posto, con spessore massimo pari a 3 m. A Descrizione Categoria del suolo
  • 64. Spettri di progetto Categoria del suolo Per sottosuoli appartenenti alle ulteriori categorie S1 ed S2 di seguito indicate, è necessario predisporre specifiche analisi per la definizione delle azioni sismiche, particolarmente nei casi in cui la presenza di terreni suscettibili di liquefazione e/o di argille d’elevata sensitività possa comportare fenomeni di collasso del terreno. Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di sottosuolo non classificabile nei tipi precedenti. S2 Depositi di terreni caratterizzati da valori di V S,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < C u , 30 < 20 kPa), che includono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche. S1 Descrizione Categoria del suolo
  • 65. Spettri di progetto Categoria del suolo
  • 66. Spettri di progetto Categoria del suolo LA MISURA DIRETTA DELLA VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE DELLE ONDE DI TAGLIO È FORTEMENTE RACCOMANDATA . Nei casi in cui tale determinazione non sia disponibile, la classificazione può essere effettuata in base ai valori del numero equivalente di colpi della prova penetrometrica dinamica (Standard Penetration Test) N SPT,30 (definito successivamente) nei terreni prevalentemente a grana grossa e della resistenza non drenata equivalente C u , 30 (definita successivamente) nei terreni prevalentemente a grana fina.
  • 67. Spettri di progetto Coefficienti di amplificazione stratigrafica: S S Tiene conto dell’amplificazione del segnale legata alla stratigrafia del terreno 1.15 (T C *) -0.40 1.00 < 2.00 - 1.10 F O a g /g < 1.60 E 0.90 < 2.40 - 1.50 F O a g /g < 1.80 1.00 < 1.70 - 0.60 F O a g /g < 1.50 1.00 < 1.40 - 0.40 F O a g /g < 1.20 1.0 S S 1.25 (T C *) -0.50 D 1.05 (T C *) -0.33 C 1.10 (T C *) -0.20 B 1.0 A C C Categoria del suolo
  • 68. Spettri di progetto Condizioni topografiche L’accelerazione sismica è influenzata dalle condizioni topografiche del suolo
  • 69. Spettri di progetto Coefficienti di amplificazione topografica: S T Per condizioni topografiche complesse è necessario predisporre specifiche analisi di risposta sismica locale. Per configurazioni superficiali semplici si può adottare la seguente classificazione Tiene conto dell’amplificazione del segnale legata alla topografia del terreno Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i > 30° Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media 15° ≤ i ≤ 30° Pendii con inclinazione media i > 15° Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i ≤ 15° Ubicazione dell’opera 1.4 T4 1.2 T3 1.2 T2 1.0 T1 S T Categoria topografica
  • 70. Spettri di progetto Coefficienti di amplificazione topografica: S T T1 (S T =1.0) T2 (S T =1.2) T3 (S T =1.2) T4 (S T =1.4) <15° >15° >15° >30°
  • 71. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali Se – Accelerazione spettrale orizzontale T – Periodo di vibrazione
  • 72. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali S S = Coefficiente di amplificazione stratigrafica S T = Coefficiente di amplificazione topografica
  • 73. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali S S = Coefficiente di amplificazione stratigrafica S T = Coefficiente di amplificazione topografica  = Coefficiente di smorzamento viscoso espresso in percentuale (comunemente 5)
  • 74. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali S S = Coefficiente di amplificazione stratigrafica S T = Coefficiente di amplificazione topografica  = Coefficiente di smorzamento viscoso espresso in percentuale (comunemente 5) C C = Coefficiente legato alla categoria del suolo
  • 75. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali S S = Coefficiente di amplificazione stratigrafica S T = Coefficiente di amplificazione topografica  = Coefficiente di smorzamento viscoso espresso in percentuale (comunemente 5) C C = Coefficiente legato alla categoria del suolo Rimangono da determinare
  • 76. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 77. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 78. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali T R – Periodo di ritorno del sisma, compreso fra 30 e 2475 anni. a g – Accelerazione orizzontale max del terreno (espressa in g/10). F O – Valore max del fattore di amplificazione dello spettro (adimensionale). T C * – Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro (espresso in secondi).
  • 79. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 80. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 81. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 82. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 83. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 84. Spettro di risposta elastico per azioni orizzontali
  • 85. Spettro di risposta elastico per azioni verticali
  • 86. METODI DI ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE
  • 87. Metodi di analisi sismica
    • Analisi sismica statica equivalente
    • Analisi dinamica modale
    • Analisi dinamica completa (time history)
  • 88. Analisi sismica statica equivalente Le forze statiche equivalenti sono quelle che applicate alla struttura producono gli stessi spostamenti indotti dal sisma Si determinano a partire dallo spettro di progetto
  • 89. Analisi sismica statica equivalente
    • Si considerano solo i contributi dovuti alla prima forma modale. Non può essere applicata a strutture non regolari in pianta o particolarmente deformabili
    • La distribuzione in altezza delle forze è determinata in forma approssimata. Non può essere applicata a strutture non regolari in altezza
    • Il periodo fondamentale del sistema è solo un’approssimazione, a volte grossolana, di quello reale
    • Si considerano i massimi valori delle forze. Non può essere applicata a strutture a comportamento non lineare
  • 90. Analisi sismica statica equivalente Requisiti di applicabilità secondo il D.M. 14/01/2008 H = massima altezza dell’edificio a partire dal piano di fondazione C l = coefficiente moltiplicativo funzione della tipologia strutturale
  • 91. Analisi dinamica modale La risposta è data dalla sovrapposizione di più deformate semplici ( forme modali ) che oscillano con periodi differenti Analisi modale
  • 92. Analisi dinamica modale Nello spirito dell’analisi modale si ha interessano i valori massimi della risposta indotti dal sisma che devono poi essere combinati fra loro
  • 93. Analisi dinamica modale
    • richiede la determinazione di frequenze e forme modali del sistema, con conseguente incremento dei tempi di calcolo
    • i picchi massimi delle risposte associate ad ogni singola forma modale sono combinati fra loro in forma approssimata, fornendo solo una stima della risposta massima
    • si considerano i massimi effetti indotti dal sisma alla struttura. Non può essere applicata a strutture a comportamento non lineare
  • 94. Analisi dinamica completa ( time history ) Consiste nel determinare le storie temporali delle risposte associate alle varie forme modali come soluzioni delle equazioni Richiede la conoscenza dell’accelerogramma Si utilizzano accelerogrammi spettro-compatibili
  • 95. Analisi dinamica completa ( time history )
    • richiede la generazione di accelerogrammi spettrocompatibili
    • richiede l’integrazione di sistemi di equazioni differenziali (non lineari)
    • l’interpretazione dei risultati risulta non immediata e può essere fatta solo su basi statistiche
  • 96. Analisi sismica secondo il D.M. 14/01/2008 Combinazioni sismiche
  • 97. Analisi sismica secondo il D.M. 14/01/2008 Sisma verticale
    • presenza di elementi pressoché orizzontali con luce superiore a 20 m
    • presenza di elementi precompressi (eccetto solai con luce < 8m)
    • presenza di elementi a mensola (con luce > 4m)
    • presenza di strutture di tipo spingente
    • presenza di pilastri in falso
    • edifici con piani sospesi
    • ponti
    • - edifici isolati (con rapporto tra la rigidezza verticale del sistema di isolamento K v e la rigidezza equivalente orizzontale K esi inferiore a 800)
  • 98. Analisi sismica secondo il D.M. 14/01/2008 D.M. ‘96 D.M. ‘08 Combinazioni sismiche
  • 99. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE SECONDO LE NUOVE NORME TECNICHE D.M. FINE S.T.S. Software Tecnico Scientifico