Corso: LE NUOVE NTC-2008
Progettazione strutturale in zona sismica
Criteri generali di progettazione
Giorgio Monti
Ordinario di Tecnica delle Costruzioni

CRITERI GENERALI DI
PROGETTAZIONE
Criteri generali - Giorgio Monti 4

Criteri generali di progettazione
•! Le costruzioni devono essere dotate di sistemi
strutturali che garantiscano rigidezza e resistenza
nei confronti delle due componenti ortogonali
orizzontali delle azioni sismiche
•! Le costruzioni soggette all’azione sismica devono
essere progettate in accordo con i seguenti
comportamenti strutturali:
–! a) comportamento strutturale non-dissipativo
–! b) comportamento strutturale dissipativo.
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Comportamenti strutturali
•! Non dissipativo ! SLE
–! Gli effetti sono calcolati senza tener conto delle non
linearità di comportamento (di materiale e geometriche)
•! Dissipativo ! SLU
–! Gli effetti sono calcolati, in funzione della tipologia
strutturale adottata, tenendo conto delle non linearità di
comportamento (di materiale sempre, geometriche quando
rilevanti e comunque sempre quando precisato).
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Comportamenti strutturali
•! Gli elementi strutturali delle fondazioni
–! devono essere dimensionati sulla base delle sollecitazioni
ad essi trasmesse dalla struttura sovrastante
–! devono avere comportamento non dissipativo,
indipendentemente dal comportamento strutturale
attribuito alla struttura su di esse gravante.
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Filosofia dei codici
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Livelli di prestazione
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Livelli di prestazione
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Comportamento strutturale dissipativo
•! Si distinguono due livelli di Capacità Dissipativa o
Classi di Duttilità (CD):
–! Classe di duttilità alta (CD”A”)
–! Classe di duttilità bassa (CD”B”)
•! La differenza è nella entità delle plasticizzazioni cui
ci si riconduce in fase di progettazione.
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Comportamento strutturale dissipativo
•! Per assicurare tale comportamento (dissipativo e
duttile) evitando rotture fragili e la formazione di
meccanismi instabili imprevisti, si fa ricorso ai
procedimenti tipici della gerarchia delle resistenze.
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Criteri generali di progettazione antisismica
•! Dissipare energia durante il sisma, attraverso il
comportamento isteretico dei materiali
•! Aumentare il periodo di vibrazione della struttura
riducendo così la risposta all’eccitazione sismica
•! Evitare rotture fragili (improvvise e catastrofiche)
•! Avere notevoli vantaggi economici
–! E’ antieconomico progettare una struttura che rimanga
elastica sotto l’azione di terremoti violenti, aventi ridotta
probabilità di accadimento nella vita di riferimento della
struttura.
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La risposta di una struttura antisismica
Sa/PGA 2% 15%
5% 20%
10% 25%
T (sec)
Struttura elastica Struttura danneggiata
(sismi moderati) (sismi violenti)
To = N/12 T = (1.5÷2) To
! = 5% ! = (25÷30) %

Duttilità globale e duttilità locale
Rapporti di
rigidezza e
resistenza.
Disposizione degli
elementi strutturali
e non
Elementi monodimensionali Elementi bidimensionali
(travi, pilastri, pareti alte) (travi alte, pareti basse)
Quantità relative,
caratteristiche e
disposizione dei
materiali

Duttilità di materiale
–! L’acciaio da costruzione presenta tipicamente un’elevata duttilità
–! Il calcestruzzo è un materiale fragile ed è necessario far ricorso
al confinamento (staffe, spirali) per ottenere una buona duttilità.
Tipico legame costitutivo dell’acciaio a trazione Test di compressione ciclica sul calcestruzzo: legame "!#$
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Duttilità conferita al calcestruzzo
Efficacia delle staffe e delle barre longitudinali ai fini del confinamento e
comportamento schematico del calcestruzzo, confinato e non
Diagrammi "!# del calcestruzzo al variare della percentuale di staffe
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Duttilità di sezione
•! La duttilità si riduce:
–! All’aumentare dello
sforzo di compressione
–! All’aumentare della
armatura tesa
•! La duttilità aumenta:
–! All’aumentare della
armatura compressa
–! All’aumentare della
armatura trasversale
•! aumenta il confinamento
del calcestruzzo.
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Duttilità di sezione
Diagrammi momento-curvatura al variare della
percentuale di armatura tesa
Influenza dell’armatura compressa sui diagrammi M-%$
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Duttilità di sezione
Influenza della percentuale di armatura trasversale
sui diagrammi M-%$
Influenza dello sforzo normale sui diagrammi M-%$
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Duttilità di elemento
•! La duttilità di elemento dipende fortemente:
–! Dall’armatura (staffe) nella cerniera plastica
•! Si riduce il rischio di instabilità delle barre longitudinali compresse
–! Dall’entità dello sforzo normale
•! Aumentano gli effetti del secondo ordine.
Instabilità dell’armatura longitudinale e contenimento delle staffe Effetti del second’ordine
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Duttilità di struttura
•! Graficamente la duttilità di spostamento di un edificio può
essere individuata sulla curva “taglio alla base – spostamento
in sommità” (Curva di Capacità), ottenuta analiticamente
applicando opportune distribuzioni di forze statiche equivalenti
ai piani (metodo pushover).
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Capacity Design
(a) Adeguata concezione strutturale Capacity Design
(b) Cura nei dettagli costruttivi
Regole pratiche
(1) µR < µu,
(2) comportamento ciclico isteretico
globale stabile ed altamente dissipativo.
(i) Evitare rotture fragili
(improvvise e catastrofiche),
(ii) Dissipare energia limitando
STRUTTURA accelerazioni e spostamenti
DUTTILE prodotti dal sisma,
(iii) Vantaggi economici.

Capacity Design
1 Flessione travi
Gerarchia 2 Taglio travi
delle 3 Flessione pilastri
resistenze
4 Taglio pilastri
5 Rottura nodi
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La gerarchia delle resistenze (GR)
•! La GR consente di progettare strutture duttili capaci
di abbattere l’azione sismica (fattore di struttura q)
Sa
Sa Come si ottiene la GR?
0.625g
Spettro elastico
Si progettano gli e/m duttili
con l’azione ridotta
Sa/q
Si progettano gli e/m fragili
0.25g con le forze max trasmesse
0.135g dagli e/m duttili
Spettro di progetto
T
T
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La gerarchia delle resistenze (GR)
•! Le dissipazioni di energia per isteresi si localizzano
in zone “dissipative” o “critiche”, dimensionando gli
elementi non dissipativi secondo il criterio di
gerarchia delle resistenze
•! I dettagli costruttivi delle zone critiche devono
ricevere una particolare attenzione ed essere
esaurientemente specificati negli elaborati di
progetto.
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La gerarchia delle resistenze (GR)
•! Ciò si realizza se i meccanismi fragili possiedono,
nei confronti delle zone dissipative, una
sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo
in esse della plasticizzazione ciclica
•! La sovraresistenza è valutata moltiplicando la
resistenza nominale di calcolo delle zone
dissipative per un opportuno coefficiente &Rd:
–! 1,3 per CD”A”
–! 1,1 per CD”B”.
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La gerarchia delle resistenze (GR)
•! Si tratta di progettare gli e/m fragili in base alle
massime azioni (le resistenze opportunamente
amplificate) trasmesse dagli e/m duttili
Fy
F
F
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La gerarchia delle resistenze (GR)
•! Si tratta di progettare gli e/m fragili in base alle
massime azioni (le resistenze opportunamente
amplificate) trasmesse dagli e/m duttili
La forza
Fy Fy non può crescere oltre Fy
e quindi l’elemento fragile
è automaticamente protetto
Fy
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Meccanismi di collasso: schemi
–! Plasticizzazione dei pilastri: meccanismo di “piano soffice”
–! Plasticizzazione in tutte le travi
–! Plasticizzazione parziale delle travi
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Gerarchia delle resistenze nelle travi
&Rd ! MR &Rd ! MR
Vmin
Vmax
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Gerarchia delle resistenze nei pilastri
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Gerarchia delle resistenze nei pilastri
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Meccanismo di “piano soffice”
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Meccanismo di “piano soffice”
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Meccanismo di “piano soffice”
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Meccanismi di collasso: esempi
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Meccanismi di collasso: esempi
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Meccanismi di collasso: cerniere plastiche carenti
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Meccanismi di collasso: cerniere plastiche carenti
•! Questo è un caso
dove le staffe
sono disposte
con passo
90 cm !!!
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Meccanismi di collasso: pilastri fragili
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Meccanismi di collasso: pilastri duttili (!)
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Meccanismi di collasso: taglio nei pilastri
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Meccanismi di collasso: taglio nei pilastri
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Meccanismi di collasso: nodi
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CARATTERISTICHE GENERALI
DELLE COSTRUZIONI
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Caratteristiche generali delle costruzioni
Regolarità
•! Configurazione in pianta compatta e approssimativamente
simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla
distribuzione di masse e rigidezze
•! Rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta
inscritta inferiore a 4
•! Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il
25 % della dimensione totale della costruzione nella
corrispondente direzione
•! Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente
rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e
sufficientemente resistenti.
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Caratteristiche generali delle costruzioni
Distanza tra costruzioni contigue
•! Deve essere tale da evitare il martellamento
–! Non può essere inferiore alla somma degli spostamenti
massimi determinati per lo SLV
•! Qualora non si eseguano calcoli specifici, lo
spostamento massimo di una costruzione alta H,
può essere stimato come:
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Caratteristiche generali delle costruzioni
Altezza massima dei nuovi edifici
•! Costruzioni di legno e di muratura non armata che
non accedono alle riserve anelastiche:
–! Zona 1: due piani dal piano di campagna, ovvero dal ciglio
della strada
–! Altre zone: opportunamente limitata, in funzione delle loro
capacità deformative e dissipative e della classificazione
sismica del territorio
•! Altre tipologie strutturali (cemento armato, acciaio,
muratura armata, ecc.):
–! Determinata unicamente dalle capacità resistenti e
deformative della struttura.
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Caratteristiche generali delle costruzioni
Limitazione dell’altezza in funzione della
larghezza stradale
•! I regolamenti e le norme di attuazione degli
strumenti urbanistici possono introdurre limitazioni
–! Per ciascun fronte dell’edificio verso strada, definiranno la
distanza minima tra la proiezione in pianta del fronte
stesso ed il ciglio opposto della strada
–! Si intende per strada:
•! L’area di uso pubblico aperta alla circolazione di pedoni e veicoli,
•! Lo spazio inedificabile non cintato aperto alla circolazione pedonale.
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
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