Massimo Reggio
Alba 24 marzo 2011
DM 14/01/2008 – Norme Tecniche per le Costruzioni – NTC08
(in vigore dal 1/07/09)
TUTTO IL TERRITORIO NAZIONALE E’ CLASSIFICATO COME
ZONA SISMICA
Spariscono le vecchie zone sismiche
(non nelle norme Regionali !)
l’azione sismica dipende dal sito di costruzione e dal tipo di costruzione
NORMATIVA
SITO DELLA COSTRUZIONE
NORMATIVA
Vita Nominale
Classe d’uso
VN e CU maggiori azioni sismiche più elevate
NORMATIVA
DM 16.01.96: garantiva unicamente la sicurezza nei
confronti del collasso per la salvaguardia della vita
NTC08: approccio prestazionale
1. DURABILITA’ prerequisito per garantire la sicurezza
2. SICUREZZA
•
•
La struttura non deve crollare allo Stato Limite Ultimo di salvaguardia della
vita e di collasso.
La struttura non deve deformarsi troppo per contenere i danni per azioni
sismiche più ridotte (Stato Limite di Operatività e di Danno).
3. ROBUSTEZZA nel confronto delle azioni accidentali (incendio, urti,
esplosioni, errori umani)
NORMATIVA
NORMATIVA
Copriferro nominale minimo
(è il ricoprimento !)
=
Cmin,,dur + 10 mm (tolleranza)
Cmin
NORMATIVA
•
La struttura deve rispondere positivamente agli stati limite ultimi ((SLV
SLV –
salvaguardia della Vita - e SLC - Collasso): non deve crollare
•
La struttura deve affrontare gli stati limite di esercizio (SLE), definiti dal
Progettista e dal Committente con effetti reversibili (SLO) o irreversibili
(SLD) : non deve deformarsi troppo per contenere i danni In tal modo un
successivo sisma puo’ ancora essere sopportato dalla struttura.
struttura.
EDIFICIO CIVILE
ABITAZIONE
OSPEDALE
NORMATIVA
DGR 19.01.2010 n.13058 - Aggiornamento e adeguamento
dell'elenco delle zone sismiche (in vigore dal 18/02/2011)
Le zone (in Piemonte 3 e 4) vengono indicate
per la definizione delle procedure, non per il
calcolo delle azioni sismiche.
Per esempio:
• Zona 4: non è richiesta l’autorizzazione
antisismica per gli strumenti urbanistici
• Zona 4: progettazione semplificata per tipi di strutture
di importanza corrente
NORMATIVA
NORMATIVA
Come mi comporto con gli edifici esistenti ?
L’
L’ADEGUAMENTO
ADEGUAMENTO è obbligatorio quando:
1. La costruzione viene ampliata o sopraelevata
2. I carichi globali in fondazione aumentano più del 10%
(cambio destinazione d’uso, rifaccio i sottofondi, aggiungo tramezzi …)
3. Gli interventi strutturali modificano in maniera
sostanziale il comportamento complessivo della
costruzione (inserimento acensore …)
NTC08 (§8.4)
NORMATIVA
Alcuni esempi …
•
Recupero sottotetto non è ampliamento né
sopraelevazione: attenzione a non superare +10 % dei carichi
•
Ampliamento conviene prevederlo strutturalmente
indipendente per evitare di adeguare la parte esistente
•
Se tocco le strutture in misura importante devo
adeguare tutto l’edificio
•
Piccole modifiche adeguo solo il nuovo
NORMATIVA
Progettazione sismica:
sismica: ingegnere strutturista e geologo
… e l’Architetto ?
Concepisce la distribuzione dei
volumi e la configurazioni degli
elementi (es
(es:: vani ascensore)
Assume decisioni di grande
impatto sulle prestazioni
sismiche dell’edificio
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Spostamento alla base
L’intensità delle forze dipende
essenzialmente da:
•
Luogo in cui sorge la costruzione.
•
Caratteristiche del terreno (roccia periodo
naturale 0,4 sec., terreno 2 sec)
•
Capacità della struttura di dissipare
DUTTILITA’’
energia deformandosi DUTTILITA
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Sistema forze d’inerzia
Una tempesta mise alla prova le due piante, e si arrivò alla
più inaspettata delle conclusioni.
Fu il piu’ debole giunco ad assistere alla dipartita della
grande quercia che, ostinandosi a contrastare il
prepotente vento, finì per spezzarsi.
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
DUTTILITA’ = Capacità del sistema di deformarsi oltre il limite
DUTTILITA’
elastico senza sostanziali riduzioni della resistenza
F
ACCIAIO PER C.A.
CALCESTRUZZO
E’ duttile se
è confinato
campo plastico
u
uy
cerniera plastica
uu
∆uu
STRUTTURA + DUTTILE FATTORE DI STRUTTURA MAGGIORE AZIONI SISMICHE PIU’ BASSE
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Cinematismi al collasso
δu
COLLASSO GLOBALE
• Forti spostamenti a collasso = elevata duttilità globale
• Molte cerniere plastiche = elevata dissipazione di energia
• Cerniere plastiche sulle travi
δu
COLLASSO DI PIANO (SOFT STOREY)
• Modesti spostamenti a collasso = ridotta duttilità globale
• Poche cerniere plastiche = bassa dissipazione di energia
• Cerniere plastiche sui pilastri
Elevata duttilità GERARCHIA DELLE RESISTENZE
(le modalità di collasso duttile – Flex - precedono quelle di collasso fragile – T e Tors.)
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
ROTTURE FRAGILI
Rottura pilastro per
taglio
Rottura nodo pilastropilastrotrave per N e Taglio
Scorrimento pilastro
trave (Taglio)
ROTTURE FRAGILI [A TAGLIO] SULLE COLONNE
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
ROTTURE FRAGILI – Soft storey (piano debole)
Una causa di vulnerabilita’ e’ la brusca variazione di rigidezza:
rigidezza:
• il piano pilotis non ha i tamponamenti
• il piano terra con altezza molto maggiore degli altri piani
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
ROTTURE FRAGILI
Pilastri tozzi per tamponamenti parziali
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Nodo privo di staffe
1. Forma dell’edificio
2. Sistemi strutturali sismo
sismo-resistenti
3. Centro di massa e centro di
rigidezza
4. Casi di studio
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Regolarità in pianta (EC8)
Si traccia il poligono convesso
che contiene gli elementi
resistenti::
resistenti
Le aree del poligono convesso
e del solaio devono differire
meno del 5%
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Configurazioni sfavorevoli
Configurazioni favorevoli
Occorre creare opportuni giunti strutturali
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
GIUNTI: la distanza > 1/100 dell’altezza misurata dal livello
GIUNTI:
di fondazione.
• In sommità la distanza è:
(14,09 + 2,90)/100 = 0,17 m
• C’è inoltre il doppio pilastro !!
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Regolarità in pianta (NTC08)
Le condizioni di simmetria
“in relazione alla distribuzione di massa e rigidezza”
rigidezza”
non significano necessariamente un edificio simmetrico
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Regolarità in elevazione
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Regolarità in elevazione
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
SISTEMI A TELAIO q = 2.8 – 4.5
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
SISTEMI A TELAIO LIMITAZIONI TRAVI
dove passano gli impianti ?
1. No fori nelle travi di telaio
2. Pilastro 25 cm, solaio 24 cm Largh max (trave di bordo) =
25+12 = 37 cm necessità di ribassare la trave
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
SISTEMI A PARETE q = 2.5 - 3
Tutti i sistemi resistenti si devono sviluppare senza interruzioni
dalle fondazioni fino alla sommità dell'edificio
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
CENTRO DI MASSA punto in cui si considera concentrata
la forza d’inerzia derivante dall’azione sismica
Rigidezza K = forza F per ottenere uno spostamento δ = 1
Ad elementi + rigidi competono forze maggiori
CENTRO DI RIGIDEZZA punto in cui si considera concentrata
la reazione della struttura (baricentro delle rigidezze)
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Se Centro di Massa [CM
CM]] e Centro di Rigidezza [CR] coincidono
il movimento indotto dal sisma sarà pura traslazione
Se Centro di Massa [CM
CM]] e Centro di Rigidezza [CR] non
coincidono il movimento indotto sarà una roto
roto--traslazione
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
L’ELLISSE DELLE RIGIDEZZE
Il Centro dell’ellisse [CR] è il
baricentro delle rigidezze
I semiassi sono proporzionali
alla rigidezza in quella
direzione..
direzione
In fig. la rigidezza in Y è
maggiore (la struttura si
sposta di meno rispetto a
dir. X).
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
EC8: La struttura si assume regolare in pianta se il Centro di
forze)) sta all’interno di
Massa CM (punto di applicazione delle forze
un’ellisse con raggi pari al 30% di quelli di rigidezza.
rigidezza.
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Se rx = ry → T1x = T1y
struttura “insensibile
insensibile”” alla
direzione del sisma (o del vento)
vento)
Il sisma si presenta con direzione qualsiasi !
con:
In conclusione le strutture con:
• centro di massa e centro di rigidezza vicini
• ellisse delle rigidezze circolare
sono strutture regolari in pianta poiché simmetriche in
relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Per tracciare l’l’ellisse
ellisse delle rigidezze
www.auto--ca.it
www.auto
Applicativo AutoCAD Full LT 2006/2010
FREEWARE
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Un esempio “inventato”
inventato”
edificio rettangolare
10.50 x 11.50
... in apparenza molto
regolare
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Deformata 1° modo
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
1° MODO
2° MODO
MODO
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
1° MODO
2° MODO
MODO
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Un esempio di edificio preso dal web
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
torre 5 piani
AS BUILT
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
1° MODO
2° MODO
MODO
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
INSERIMENTO SETTI
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
1° MODO
2° MODO
MODO
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
SEAGRAM BUILDING (New York) Mies van der Rohe
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
SEAGRAM BUILDING (New York) Mies van der Rohe
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
Una geometria “creativa
creativa”” Mies van der Rohe
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
PROGETTAZIONE ANTISISMICA
PROGETTAZIONE ANTISISMICA