TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e
progetto antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
La crosta terrestre è sede di processi di trasformazione che generano lo
spostamento di enormi porzioni della litosfera (placche) e,
natura del moto
conseguentemente,
movimenti
relativi
di
allontanamento
o
misura del moto
compenetrazione delle placche. A tali processi sono associati, lungo i
margini delle placche, fenomeni di accumulo di energia di deformazione
Reazione delle strutture
che viene improvvisamente liberata quando le tensioni corrispondenti
al moto del suolo
superano la resistenza delle rocce coinvolte, lungo superfici di rottura
nozioni generali
sistemi resistenti
preferenziali (piani di faglia). Il rilascio improvviso dell’energia di
deformazione, conseguente alla brusca variazione dello stato di equilibrio
Architettura e progetto della crosta terrestre in prossimità della rottura, costituisce il meccanismo
di generazione dei terremoti di origine tettonica.
antisismico
Moto del suolo
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
L’energia liberata dalla rottura della litosfera lungo i piani di faglia si
dissipa in calore, per effetto dell’attrito, e sotto forma di onde elastiche
(onde sismiche).
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Le onde P (primarie) e le
onde S (secondarie) sono
onde di volume; le prime
sono più veloci (circa 8
km/sec) e arrivano prima in
superficie.
Le onde di Love e di Rayleigh
sono onde di superficie.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Le onde sismiche si propagano subendo complessi fenomeni di
attenuazione, dipendenti dalla natura dei terreni attraversati, dalle
Moto del suolo
natura del moto
discontinuità eventualmente intercettate, dalla distanza dall’epicentro,
misura del moto
dalle caratteristiche geologiche e morfologiche del sito.
Quest’ultimo aspetto è responsabile dei cosiddetti effetti locali per cui lo
Reazione delle strutture stesso terremoto può produrre, a distanze di poche decine di metri, effetti
al moto del suolo
completamente diversi, sia per livello sia per contenuto in frequenza.
nozioni generali
Infine la polarizzazione delle onde è responsabile dei due tipi di scossa
sistemi resistenti
che accompagnano ogni evento sismico, le scosse sussultorie e quelle
ondulatorie.
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Per la progettazione degli edifici è fondamentale poter misurare i
terremoti. In questo modo è infatti possibile confrontare tra loro i terremoti
storici e, ancor più importante, i danni da questi prodotti.
Approccio fenomenologico: è basato sulla osservazione degli effetti,
Reazione delle strutture ovvero dei danni provocati dal terremoto sulle costruzioni e sull’ambiente
al moto del suolo
in genere.
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Scale di intensità (dette anche scale macrosismiche), tra le quali le più note e
variamente utilizzate sono la scala Mercalli Modificata (MM), la scala MercalliCancani-Sieberg (MCS), la scala Medvedev-Sponheuer-Karnik (MSK).
Tutte e tre le scale sono divise in dodici gradi di intensità.
Approccio oggettivo: è basato sulla misurazione di un qualche
parametro oggettivamente legato all’energia liberata durante il sisma.
Magnitudo locale (scala di Richter, 1935).
La magnitudo è definita come il logaritmo decimale del rapporto tra la massima
ampiezza di oscillazione provocata dal sisma dato e la massima ampiezza di
oscillazione provocata dal sisma di riferimento, ossia un sisma che a 100 km
dall’epicentro provoca un’ampiezza di oscillazione di 1/1000 di mm.
La massima magnitudo rilevata è stata 8.9.
"Magnitude can be compared to the power output in kilowatts of broadcasting station. Local
intensity on the Mercalli scale is then comparable to the signal strength on a receiver at a given
locality; in effect the quality of the signal." (Richter, 1956)
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Né l’approccio fenomenologico né l’approccio oggettivo danno
informazioni sul moto sismico locale che, ai fini della progettazione, è
l’informazione più interessante.
I parametri mediante i quali si descrive il moto sismico locale sono:
Reazione delle strutture il valore massimo della accelerazione al suolo
al moto del suolo
le massime accelerazioni registrate sono dell’ordine di 0.3-0.4g
nozioni generali
sistemi resistenti
il contenuto in frequenza
la massima energia è contenuta nella banda di periodi tra 0.1 e 0.4 sec.
(2.5÷10 Hz)
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
la durata
in genere è compresa tra 20 e 40 sec (per i valori significativi di accelerazione)
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Le onde sismiche generate dal terremoto producono, alla base degli
edifici investiti, oscillazioni del suolo (spostamenti) rapidamente variabili a
Moto del suolo
natura del moto
cui sono associate analoghe storie temporali di velocità e di
misura del moto
accelerazione.
Le accelerazioni inducono sugli edifici soggetti al sisma delle forze
Reazione delle strutture proporzionali alle accelerazioni stesse attraverso la massa della struttura:
al moto del suolo
F = m·a (da cui il nome di forze d’inerzia).
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Influenza della massa sulle forze sismiche: a masse
più elevate corrispondono forze sismiche maggiori.
Se un edificio è soggetto a una forza sismica di 1.0g
è come se dovesse reggersi a sbalzo da una
superficie verticale.
Influenza della massa sulle forze sismiche: effetto P-δ.
Anche i carichi gravitazionali generano sollecitazioni
flessionali in presenza di deformazioni di origine
sismica.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Proprio la presenza delle forze d’inerzia, unitamente a quella delle
cosiddette forze viscose, o di smorzamento (proporzionali alla velocità),
Moto del suolo
natura del moto
caratterizza i problemi dinamici rispetto a quelli statici, nei quali
misura del moto
intervengono solo le forze elastiche.
Le proprietà fisiche essenziali di un generico sistema elastico lineare
Reazione delle strutture soggetto a forze variabili nel tempo sono dunque: la massa, lo
al moto del suolo
smorzamento e la rigidezza.
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Il sistema dinamico più semplice, che contiene tutte e sole queste proprietà, è
l’oscillatore elementare: si tratta di un sistema ad un grado di libertà, costituito da
una massa m libera di spostarsi in una sola direzione e vincolata mediante una
molla di rigidezza k e un organo viscoso di costante d.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Le oscillazioni libere di un sistema a un grado di libertà, che si innescano
quando il sistema viene spostato dalla posizione di equilibrio e quindi
Moto del suolo
natura del moto
lasciato libero di oscillare, sono caratterizzate da un decadimento
misura del moto
esponenziale dell’ampiezza di oscillazione, per effetto di fenomeni
dissipativi assai complessi ai quali ci si riferisce con la sintetica definizione
Reazione delle strutture di smorzamento.
al moto del suolo
Il tempo T necessario a compiere una oscillazione completa è invece
nozioni generali
costante per tutta la durata del moto e viene detto periodo naturale
sistemi resistenti
smorzato del sistema.
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Edifici bassi (1 piano)
T = 0.1 sec
Edifici bassi (4 piani)
T = 0.4 sec
Edifici alti (10÷20 piani)
T = 1÷2 sec
Ponti sospesi
T = 6 sec
T=
2π
k m
=
2π
ω
ω è la pulsazione naturale del sistema.
L’inverso del periodo è la frequenza naturale.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Le oscillazioni forzate di un sistema a un grado di libertà, generate dalla
presenza di una forzante esterna rappresentata, ad esempio dalle forze
Moto del suolo
natura del moto
d’inerzia indotte dal moto del suolo, sono caratterizzate da una fase
misura del moto
transitoria, che si smorza rapidamente, e da una fase a regime, la cui
massima ampiezza dipende dal rapporto tra la pulsazione naturale del
Reazione delle strutture sistema (ω) e la pulsazione della forzante (Ω) ed è definita dal cosiddetto
al moto del suolo
coefficiente di amplificazione dinamica (D).
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Il grafico di D, in funzione del rapporto β=Ω/ω, evidenzia il cosiddetto fenomeno della
risonanza che si verifica quando la pulsazione della forzante è prossima a quella del
sistema e che si manifesta con una fortissima amplificazione degli spostamenti
rispetto ad una analoga sollecitazione di tipo statico.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Una rappresentazione sintetica del comportamento atteso di un sito in
termini di periodi fondamentali del moto sismico locale è data dallo spettro
Moto del suolo
natura del moto
di risposta.
misura del moto
Si definisce spettro di risposta a un accelerogramma dato il luogo dei
punti che rappresentano la risposta massima di un oscillatore elementare,
Reazione delle strutture in termini di spostamento (Sd), velocità (Sv) o accelerazione (Sa), al
al moto del suolo
variare del suo periodo naturale (T) e per un dato valore dello
nozioni generali
smorzamento (ζ).
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Lo spettro di risposta elastico della normativa è uno spettro di risposta
in accelerazione relativo a una famiglia di accelerogrammi, anziché ad un
singolo accelerogramma, e i cui massimi sono caratterizzati da una
probabilità prefissata di essere superati, indipendentemente dal periodo
dell’oscillatore.
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
1
Architettura e progetto
antisismico
0.8
configurazione
normativa
a/g
0.6
0.4
zona sismica 1 ag = 0.35 g
0.2
zona sismica 2 ag = 0.25 g
zona sismica 3 ag = 0.15 g
zona sismica 4 ag = 0.05 g
0
0
1
2
3
4
T (sec)
Il valore dell’ordinata spettrale per T = 0 rappresenta l’accelerazione al suolo:
Sa(0) = ag.
L’accelerazione massima al suolo rappresenta la accelerazione con probabilità di
superamento del 10% in 50 anni e dipende dalla zona sismica.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Un obiettivo della progettazione antisismica dovrebbe essere quello di
sfuggire alla condizione di risonanza.
Ciò si può ottenere modificando il periodo proprio della struttura agendo,
essenzialmente, sulla massa e sulla rigidezza.
Reazione delle strutture Una struttura flessibile (periodi propri lunghi) potrebbe essere più indicata
al moto del suolo
di una rigida su terreni rocciosi o compatti che trasmettono vibrazioni di
nozioni generali
sistemi resistenti
breve periodo filtrando viceversa quelle di periodo più lungo.
Al contrario, su terreni soffici, ad esempio alluvionali, che non sono in
Architettura e progetto grado di trasmettere vibrazioni rapide, una struttura rigida (periodi propri
antisismico
corti) potrebbe essere meno sollecitata di una flessibile.
configurazione
normativa
In ogni caso la condizione di pura risonanza è impossibile per qualunque struttura
reale per la presenza dello smorzamento.
Questo dipende dalle connessioni strutturali, dalla natura dei materiali, dagli elementi
non strutturali e il suo valore è grosso modo compreso tra il 2% e il 15% dello
smorzamento critico – vale a dire quel valore di smorzamento in presenza del quale
una struttura, spostata dalla sua posizione di equilibrio, vi ritorna senza oscillare.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Altra caratteristica importantissima del comportamento strutturale è la
duttilità, ovvero la capacità dei materiali di deformarsi oltre il limite
Moto del suolo
natura del moto
elastico raggiungendo il collasso non per eccesso di sforzo ma per
misura del moto
eccesso di deformazione..
La duttilità dipende oltre che dal materiale anche dai particolari costruttivi,
Reazione delle strutture soprattutto nelle connessioni.
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
1
Architettura e progetto
antisismico
0.8
configurazione
normativa
a/g
0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
T (sec)
Lo spettro di risposta per lo SLU si ottiene da quello elastico dividendone le
ordinate per il fattore di struttura (che è una misura più generale della duttilità e che
vale, appunto, per l’intera struttura).
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Due
caratteristiche
essenziali
per
qualunque struttura, anche nei confronti del
comportamento sismico, sono la resistenza
e la rigidezza.
Reazione delle strutture La resistenza è la capacità della struttura
al moto del suolo
di sopportare le azioni su di essa agenti
nozioni generali
sistemi resistenti
senza superare il livello tensionale
compatibile con il materiale con il quale è
realizzata.
Architettura e progetto La rigidezza è la capacità della struttura di
antisismico
sopportare le azioni su di essa agenti
configurazione
senza superare le deformazioni compatibili
normativa
con le esigenze funzionali.
La rigidezza relativa degli elementi strutturali è un
problema centrale dell’analisi sismica, perché
governa l’entità delle sollecitazioni che ciascuno
di essi dovrà sopportare. Se elementi di rigidezza
diversa sono collegati da un diaframma rigido (ad
esempio, un solaio in c.a.), essi saranno
diversamente sollecitati.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
La resistenza alle azioni
orizzontali è affidata:
Reazione delle strutture nel piano verticale, a tre tipi
al moto del suolo
fondamentali di elementi
strutturali:
le pareti di taglio,
i telai controventati,
Architettura e progetto
i telai a nodi rigidi;
antisismico
nozioni generali
sistemi resistenti
configurazione
normativa
nel piano orizzontale,
ai diaframmi realizzati da
solai e coperture.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Per diaframma si intende un elemento resistente orizzontale (solaio o
copertura) in grado di trasmettere le forze laterali agli elementi resistenti
verticali, pareti e telai.
In sostanza il diaframma si può immaginare come una trave orizzontale
appoggiata sugli elementi resistenti verticali.
Reazione delle strutture
al moto del suolo
Tale interpretazione mette in evidenza il ruolo critico delle bucature che
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
occorre praticare negli orizzontamenti per le necessità funzionali e
architettoniche (scale, ascensori, doppie altezze, etc.) e che,
inevitabilmente indeboliscono l’”anima” della trave.
In relazione alle dimensioni, alla presenza di elementi irrigidenti, al
materiale usato, il diaframma può comportarsi in modo flessibile o rigido.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
In presenza di discontinuità nella disposizione degli elementi resistenti
verticali è opportuno irrigidire i diaframmi, nelle zone non supportate, con
Moto del suolo
natura del moto
elementi (travi secondarie) in grado di “convogliare” le forze orizzontali
misura del moto
agli elementi resistenti.
Non necessariamente detti elementi devono anche avere funzione
Reazione delle strutture portante per i carichi verticali.
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Nella figura, le forze in grassetto sono trasmesse alla parete 2 – che le deve
bilanciare – dall’elemento trave “N-S” che, per il verso indicato delle forze,
lavora in trazione (per il verso opposto lavorerà in compressione).
Il comportamento in direzione E-W è analogo e richiede pertanto un ulteriore
elemento di irrigidimento.
È evidente che bucare il solaio a cavallo dei due rettangoli sarebbe da evitare.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Per parete di taglio si intende un elemento resistente verticale che
convoglia al suolo le forze orizzontali ad esso trasmesse dai diaframmi
Moto del suolo
natura del moto
essendo sollecitato prevalentemente a taglio (ad eccezione degli edifici
misura del moto
molto alti nei quali diventa significativa anche la flessione).
In sostanza le pareti di taglio si possono immaginare come mensole
Reazione delle strutture incastrate al suolo e sulle quali appoggiano i solai (diaframmi).
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Le pareti di taglio devono essere disposte secondo due direzioni ortogonali e a
distanza tali da limitare gli effetti torsionali.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Il funzionamento dei telai controventati è analogo a quello delle pareti di
taglio, con la differenza che i primi esibiscono solitamente una resistenza
inferiore.
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
L’adozione di controventi eccentrici è finalizzata a garantire che il comportamento
non lineare si sviluppi nelle travi piuttosto che nelle colonne.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
I telai a nodi rigidi trasmettono al suolo le forze orizzontali grazie alla
resistenza a flessione e taglio di travi e pilastri reciprocamente incastrati.
Per un corretto funzionamento è essenziale la qualità costruttiva dei nodi.
I telai a nodi rigidi consentono, rispetto alle altre due tipologie resistenti,
Reazione delle strutture una libertà architettonica molto maggiore.
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Le scelte architettoniche hanno grande influenza sulla progettazione
antisismica perché la configurazione dell’edificio è decisiva nel
determinare il comportamento sismico dell’edificio stesso.
Per configurazione si intende:
Reazione delle strutture - forma e dimensione dell’edificio
al moto del suolo
- natura, dimensioni e collocazione degli elementi strutturali
nozioni generali
- natura, dimensioni e collocazione degli elementi non strutturali
sistemi resistenti
Nel concepire la configurazione dell’edificio l’architetto determina i tipi di
Architettura e progetto sistemi strutturali resistenti che possono essere adottati e, spesso, anche
antisismico
il grado della loro efficacia.
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
In passato, prima dell’avvento dell’acciaio e del cemento armato, le
configurazioni erano intrinsecamente efficaci dal punto di vista sismico:
Moto del suolo
natura del moto
simmetriche, con campate limitate, e con una notevole densità di elementi
misura del moto
portanti.
Le possibilità offerte dai nuovi materiali, e la capacità di supplire
Reazione delle strutture all’intuizione con strumenti di calcolo sempre più potenti, hanno consentito
al moto del suolo
di utilizzare configurazioni sempre più ardite.
nozioni generali
sistemi resistenti
Le normative suggeriscono alcune configurazioni regolari richiedendo per
le altre indagini molto più complesse.
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Delli rimedi contra i terremoti per la sicurezza degli edifici,
Pirro Ligorio
TERREMOTI E ARCHITETTURA
L’azione sismica può essere comunque diretta rispetto agli assi
planimetrici della costruzione.
Moto del suolo
natura del moto
Conseguentemente, la disposizione degli elementi resistenti (pareti di
misura del moto
taglio, telai controventati, telai a nodi rigidi) deve essere tale da conferire
la necessaria resistenza alle azioni orizzontali secondo le diverse direzioni
Reazione delle strutture in pianta.
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Le forze di inerzia generate dal terremoto agiscono su ogni particella di
massa della struttura e la loro risultante si può immaginare applicata nel
Moto del suolo
natura del moto
baricentro della struttura stessa.
misura del moto
Se la risultante delle forze resistenti (esplicate da pilastri, setti, etc.) non è
allineata con la forza di inerzia nascono degli effetti torsionali tanto più
Reazione delle strutture pronunciati quanto maggiore è l’eccentricità tra forza agente e forza
al moto del suolo
resistente.
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
In un edificio caratterizzato da una distribuzione di massa uniforme in pianta – come
potrebbe essere un edificio simmetrico con solai, pareti, pilastri a massa uniforme –
anche gli elementi resistenti dovrebbero essere distribuiti simmetricamente nelle due
direzioni planimetriche, allo scopo di evitare sollecitazioni torsionali.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
In linea generale le configurazioni simmetriche sono le più efficaci ai fini
della resistenza alle azioni sismiche.
Moto del suolo
natura del moto
Configurazioni asimmetriche, in tema sia di distribuzione delle masse sia
misura del moto
di disposizione degli elementi resistenti, sono soggette – se sottoposte
all’azione sismica – a sollecitazioni torsionali i cui effetti sono non di rado
Reazione delle strutture distruttivi.
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
L’impianto simmetrico non è di per sé
garanzia di efficacia antisismica.
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
La simmetria può essere una caratteristica semplicemente architettonica ma
non strutturale.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
La maggior parte dei problemi di configurazione è associata a variazioni
di resistenza e di rigidezza, sia in orizzontale che in verticale, dalle quali
Moto del suolo
natura del moto
derivano eccessi di sollecitazione negli elementi più rigidi e che sono
misura del moto
chiamati ad assorbire, in maniera prevalente, la maggior parte delle
forze sismiche.
Reazione delle strutture A tali problemi di configurazione ci si riferisce sinteticamente parlando di
al moto del suolo
irregolarità in pianta e irregolarità in altezza.
nozioni generali
sistemi resistenti
Le irregolarità in pianta accentuano gli effetti torsionali.
Architettura e progetto Esempi tipici sono la presenza di pareti perimetrali “soffici” (caratterizzate cioè da
una rigidezza sensibilmente inferiore a quella delle altre pareti) e la presenza di
antisismico
corpi di fabbrica con angoli rientranti.
configurazione
normativa
Le irregolarità in altezza producono discontinuità strutturali e
concentrazioni di tensione.
Esempi tipici sono la presenza di piani “soffici” (caratterizzati cioè da una rigidezza
sensibilmente inferiore a quella degli altri piani) e la discontinuità delle pareti di
taglio.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
Pareti “soffici”
(variazioni di rigidezza e resistenza negli elementi resistenti perimetrali)
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Effetti torsionali negli elementi resistenti verticali (in lato) e
orizzontali (in basso) conseguenti alla presenza di una parete
“soffice” a una delle estremità dell’edificio.
Tali effetti crescono rapidamente al crescere della lunghezza della
campata longitudinale dell’edificio.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
Pareti “soffici”
(variazioni di rigidezza e resistenza negli elementi resistenti perimetrali)
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Alcune possibili soluzioni
al problema della parete
terminale “soffice”
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Irregolarità in pianta.
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Possibili soluzioni.
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Differenze di spostamento (e conseguentemente
danneggiamento) all’innesto tra le due ali del corpo di
fabbrica sagomato a L.
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Moto del suolo
Piani “soffici”
(discontinuità in elevazione di resistenza e rigidezza)
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Olive View Hospital (California), terremoto di San Fernando, 1971.
Lo spostamento relativo (drift) tra la base e la sommità delle colonne è di 0.81 m.
Una migliore qualità delle colonne (che sembrano abbastanza scadenti), soprattutto
in tema di confinamento, avrebbe forse ridotto ma non eliminato i danni.
Più che un problema di armatura, si tratta di un problema di configurazione.
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Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Piani “soffici”
(discontinuità in elevazione di resistenza e rigidezza)
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Discontinuità nelle pareti di taglio.
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Discontinuità nelle pareti di taglio.
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Discontinuità nelle pareti di taglio.
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Imperial County Services Building (California), terremoto dell’Imperial Valley, 1979.
La differenza tra le pareti di taglio alle estremità Est e Ovest dell’edificio ha
determinato un danneggiamento asimmetrico con rotture dei nodi di base delle
colonne dell’estremità Est.
Anche in questo caso si tratta di un problema di configurazione.
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Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Recommended Lateral Force Requirements And Commentary, SEAOC
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misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
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Architettura e progetto
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normativa
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Reazione delle strutture
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misura del moto
Reazione delle strutture
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configurazione
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Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
nozioni generali
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antisismico
configurazione
normativa
TERREMOTI E ARCHITETTURA
La normativa italiana
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Norme Tecniche per le Costruzioni
(Decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti del 14/01/2008)
Reazione delle strutture Circolare del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici
al moto del suolo
(Circolare n. 617 del 02/02/2009 recante Istruzioni per applicazione delle
nozioni generali
sistemi resistenti
Architettura e progetto
antisismico
configurazione
normativa
Norme Tecniche per le Costruzioni)
TERREMOTI E ARCHITETTURA
7.2.1 CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Le costruzioni devono essere dotate di sistemi strutturali che garantiscano
rigidezza e resistenza nei confronti delle due componenti ortogonali
orizzontali delle azioni sismiche.
Reazione delle strutture
al moto del suolo
Si deve tenere […] conto degli effetti torsionali che si accompagnano
nozioni generali
sistemi resistenti
all’azione sismica. A tal fine gli orizzontamenti, ove presenti, devono
essere dotati di rigidezza e resistenza tali da metterli in grado di
trasmettere le forze scambiate tra i diversi sistemi resistenti a sviluppo
Architettura e progetto verticale.
antisismico
configurazione
normativa
[…] onde assicurare alla struttura un comportamento dissipativo e duttile
evitando rotture fragili e la formazione di meccanismi instabili imprevisti, si
fa ricorso ai procedimenti tipici della gerarchia delle resistenze (travi
deboli e pilastri forti).
TERREMOTI E ARCHITETTURA
7.2.2 CARATTERISTICHE GENERALI DELLE COSTRUZIONI
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Regolarità
Le costruzioni devono avere, quanto più possibile, struttura iperstatica
Reazione delle strutture caratterizzata da regolarità in pianta e in altezza. Se necessario ciò può
al moto del suolo
essere conseguito suddividendo la struttura, mediante giunti, in unità tra
nozioni generali
loro dinamicamente indipendenti.
sistemi resistenti
Architettura e progetto Distanza tra costruzioni contigue
antisismico
configurazione
normativa
La distanza tra costruzioni contigue deve essere tale da evitare fenomeni
di martellamento; […] in ogni caso la distanza tra due punti che si
fronteggiano non può essere inferiore ad 1/100 della quota dei punti
considerati misurata dal piano di fondazione, moltiplicata per agS /0,5g<1.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
Per quanto riguarda gli edifici, una costruzione è regolare in pianta se
tutte le seguenti condizioni sono rispettate:
natura del moto
misura del moto
a) la configurazione in pianta è compatta e approssimativamente
simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla
Reazione delle strutture distribuzione di masse e rigidezze;
al moto del suolo
nozioni generali
sistemi resistenti
b) il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è
inferiore a 4;
Architettura e progetto
c) nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 %
antisismico
configurazione
normativa
della dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione;
d) gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel
loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti.
TERREMOTI E ARCHITETTURA
Moto del suolo
natura del moto
misura del moto
Reazione delle strutture
al moto del suolo
Sempre riferendosi agli edifici, una costruzione è regolare in altezza se
tutte le seguenti condizioni sono rispettate:
e) tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per
tutta l’altezza della costruzione;
f) massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza
bruschi cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le
variazioni di massa da un orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la
Architettura e progetto rigidezza non si riduce da un orizzontamento a quello sovrastante più del
30% e non aumenta più del 10%); ai fini della rigidezza si possono
antisismico
configurazione
considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o
normativa
pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai
controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione
sismica alla base;
…
nozioni generali
sistemi resistenti
TERREMOTI E ARCHITETTURA
…
Moto del suolo
g) nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza
natura del moto
effettiva e resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso
misura del moto
per orizzontamenti diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella
richiesta, calcolata ad un generico orizzontamento, non deve differire più
Reazione delle strutture
del 20% dall’analogo rapporto determinato per un altro orizzontamento);
al moto del suolo
può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture intelaiate di almeno
nozioni generali
sistemi resistenti
tre orizzontamenti;
Architettura e progetto h) eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione
avvengono in modo graduale da un orizzontamento al successivo,
antisismico
configurazione
normativa
rispettando i seguenti limiti: ad ogni orizzontamento il rientro non supera il
30% della dimensione corrispondente al primo orizzontamento, né il 20%
della dimensione corrispondente all’ orizzontamento immediatamente
sottostante. Fa eccezione l’ultimo orizzontamento di costruzioni di almeno
quattro piani per il quale non sono previste limitazioni di restringimento.