Criteri Generali di Progettazione in Zona Sismica Nuove NTC 2008

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Le Nuove NTC 2008: Criteri Generali di Progettazione Strutturale in zona sismica.
Ing. Giorgio Monti, Ordinario Tecnica delle Costruzioni Università La Sapienza.

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Criteri Generali di Progettazione in Zona Sismica Nuove NTC 2008

  1. 1. Corso: LE NUOVE NTC-2008 Progettazione strutturale in zona sismica Criteri generali di progettazione Giorgio Monti Ordinario di Tecnica delle Costruzioni
  2. 2. CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE Criteri generali - Giorgio Monti 4
  3. 3. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 5
  4. 4. 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). Criteri generali - Giorgio Monti 6
  5. 5. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 7
  6. 6. Filosofia dei codici Criteri generali - Giorgio Monti 8
  7. 7. Livelli di prestazione Criteri generali - Giorgio Monti 9
  8. 8. Livelli di prestazione Criteri generali - Giorgio Monti 10
  9. 9. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 11
  10. 10. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 12
  11. 11. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 13
  12. 12. 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) %
  13. 13. 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
  14. 14. 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 "!#$ Criteri generali - Giorgio Monti 16
  15. 15. 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 Criteri generali - Giorgio Monti 17
  16. 16. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 18
  17. 17. Duttilità di sezione Diagrammi momento-curvatura al variare della percentuale di armatura tesa Influenza dell’armatura compressa sui diagrammi M-%$ Criteri generali - Giorgio Monti 19
  18. 18. Duttilità di sezione Influenza della percentuale di armatura trasversale sui diagrammi M-%$ Influenza dello sforzo normale sui diagrammi M-%$ Criteri generali - Giorgio Monti 20
  19. 19. 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 Criteri generali - Giorgio Monti 21
  20. 20. 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). Criteri generali - Giorgio Monti 22
  21. 21. 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.
  22. 22. Capacity Design 1 Flessione travi Gerarchia 2 Taglio travi delle 3 Flessione pilastri resistenze 4 Taglio pilastri 5 Rottura nodi Criteri generali - Giorgio Monti 25
  23. 23. 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 Criteri generali - Giorgio Monti 26
  24. 24. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 27
  25. 25. 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”. Criteri generali - Giorgio Monti 28
  26. 26. 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 Criteri generali - Giorgio Monti 29
  27. 27. 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 Criteri generali - Giorgio Monti 30
  28. 28. Meccanismi di collasso: schemi –! Plasticizzazione dei pilastri: meccanismo di “piano soffice” –! Plasticizzazione in tutte le travi –! Plasticizzazione parziale delle travi Criteri generali - Giorgio Monti 32
  29. 29. Gerarchia delle resistenze nelle travi &Rd ! MR &Rd ! MR Vmin Vmax Criteri generali - Giorgio Monti 33
  30. 30. Gerarchia delle resistenze nei pilastri Criteri generali - Giorgio Monti 34
  31. 31. Gerarchia delle resistenze nei pilastri Criteri generali - Giorgio Monti 35
  32. 32. Meccanismo di “piano soffice” Criteri generali - Giorgio Monti 36
  33. 33. 37
  34. 34. Meccanismo di “piano soffice” Criteri generali - Giorgio Monti 38
  35. 35. Meccanismo di “piano soffice” Criteri generali - Giorgio Monti 39
  36. 36. Meccanismi di collasso: esempi Criteri generali - Giorgio Monti 40
  37. 37. Meccanismi di collasso: esempi Criteri generali - Giorgio Monti 41
  38. 38. Meccanismi di collasso: cerniere plastiche carenti Criteri generali - Giorgio Monti 42
  39. 39. Meccanismi di collasso: cerniere plastiche carenti •! Questo è un caso dove le staffe sono disposte con passo 90 cm !!! Criteri generali - Giorgio Monti 43
  40. 40. Meccanismi di collasso: pilastri fragili Criteri generali - Giorgio Monti 44
  41. 41. Meccanismi di collasso: pilastri duttili (!) Criteri generali - Giorgio Monti 45
  42. 42. Meccanismi di collasso: taglio nei pilastri Criteri generali - Giorgio Monti 46
  43. 43. Meccanismi di collasso: taglio nei pilastri Criteri generali - Giorgio Monti 47
  44. 44. Meccanismi di collasso: nodi Criteri generali - Giorgio Monti 48
  45. 45. CARATTERISTICHE GENERALI DELLE COSTRUZIONI Criteri generali - Giorgio Monti 49
  46. 46. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 50
  47. 47. 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: Criteri generali - Giorgio Monti 51
  48. 48. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 52
  49. 49. 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. Criteri generali - Giorgio Monti 53
  50. 50. GRAZIE PER L’ATTENZIONE 54

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