Norme sismiche e criteri di progettazione, l`attesa per le scelte della

L’AMMINISTRAZIONE DEVE DECIDERE SE IMPORRE O MENO VINCOLI PIÙ RIGOROSI
Una normativa complessa nata in modo frettoloso, sull’onda della commozione e della rabbia seguite al terremoto in Molise e in Puglia del 31 ottobre 2002. Appena tre
mesi di lavoro per produrre l’ordinanza del Presidente del
Consiglio dei ministri numero 3274 del 20 marzo 2003 (pubblicata nella Gazzetta Ufficiale l’8 maggio 2003) relativa
ai “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative
tecniche per le costruzioni in zona sismica” e più brevemente denominata “Nuove norme sismiche”. La rapidità con
cui il provvedimento è stato predisposto, tra dicembre 2002
e febbraio 2003, si intuisce dal consistente numero di errori
- 122 - rilevati nella sua prima stesura e poi rettificati con
una successiva ordinanza in data 2 ottobre 2003 (pubblicata
sulla Gazzetta ufficiale del 10 ottobre 2003).
Con le nuove norme, il territorio nazionale è stato suddiviso in zone sulla base della “sismicità”. Tali zone sono
state indicate con fattori di sismicità decrescenti da uno a
quattro, ove uno individua le aree ad alta sismicità e quattro le aree a bassa sismicità. L’ordinanza elenca tutti i Comuni d’Italia attribuendo a ciascuno il numero della zona di
appartenenza. Tutti i Comuni della Sardegna sono inseriti in
zona quattro.
L’ordinanza si articola in più parti:
• criteri per l’individuazione delle zone sismiche ed individuazione, formazione ed aggiornamento degli elenchi
nelle medesime zone;
• norme tecniche per il progetto, la valutazione e l’adeguamento sismico degli edifici;
• norme tecniche per il progetto sismico dei ponti;
• norme tecniche per il progetto sismico delle opere di fondazione e sostegno dei terreni.
Le norme impongono una diversa impostazione dell’analisi delle sollecitazioni, distinguono ed analizzano nel dettaglio la metodologia da seguire per gli edifici in calcestruzzo
armato, per gli edifici in muratura portante di nuova edificazione e gli interventi su quelli esistenti; le norme tecniche
per le opere di fondazione e di sostegno dei terreni.
Nel seguito si cercherà di trasmettere ai colleghi le
informazioni, le sensazioni e le risposte acquisite in un incontro tenuto con i tecnici della Protezione Civile e con
docenti universitari che hanno collaborato alla redazione
dell’ordinanza. Peccando un poco in provincialismo, di tanto in tanto sarà posto l’accento soprattutto sulle conseguenze che le norme avranno per la zona 4 e quindi per le opere
in esecuzione e/o in progetto in Sardegna.
Fin dalla prima lettura, l’ordinanza induce una teoria
di domande e perplessità che cercheremo di chiarire o quanto
pagina
GLI AUTORI.
L’ingegner Sergio Lai
è in part-time all’Università di Cagliari,
svolge la libera professione
ed è consigliere dell’Ordine.
telefono 070.4525.854
e-mail: [email protected]
L’ingegner Paolo Passino
svolge la libera professione
ed è consigliere dell’Ordine.
telefono 070.402607
e-mail: [email protected]
meno di evidenziare, per farne oggetto di un successivo incontro-dibattito. Problemi che divengono particolari e diversi per gli ingegneri abituati a lavorare in ambiente non
sismico e che, d’ora in avanti, dovranno tenere conto di una
debole sismicità. Le perplessità sollevate dalla norma, dalla metodologia di calcolo e di verifica, inserite in un complesso preesistente di normative, sono state tali e tante che
la stessa Protezione Civile ha istituito una casella di posta
elettronica - [email protected] - alla
quale è possibile inviare richieste di chiarimenti.
Il primo dubbio per gli ingegneri sardi nasce dai contenuti dell’art. 2, che recita: “Le Regioni provvedono… all’aggiornamento degli elenchi delle zone sismiche. In zona
4 è lasciata facoltà alle singole Regioni di introdurre o meno
l’obbligo della progettazione antisismica”. Una successiva
circolare della Protezione civile ha chiarito che le Regioni
possono elevare la classe sismica di un’unità, per cui si potrà passare da classe 4 a 3, da 3 a 2 e così via.
Molto è quindi legato alle decisioni della Regione
Sardegna, che potrebbe portare l’intero territorio in classe 3
oppure potrebbe - pur mantenendo la classe 4 - porre l’obbligo della progettazione sismica, attivando una propria procedura. O ancora potrebbe lasciare lo stato delle cose come
indicato nell’ordinanza. Quest’ultima ipotesi, come si chiarirà nel seguito, rischia di lasciare aperti molti interrogativi. Peraltro si deve subito chiarire che anche in quest’ultimo caso non tutto rimarrebbe nello status antecedente
5
101
Norme sismiche e criteri di progettazione,
l’attesa per le scelte della Regione Sardegna
INFORMAZIONE
COSTRUZIONI.
101
INFORMAZIONE
Costruzioni
l’ordinanza stessa. Ad esempio, sarà necessario tenere conto delle accelerazioni sismiche (seppur minimali): con i criteri di calcolo indicati nella circolare, il metodo delle tensioni ammissibili dovrà quindi essere pressoché totalmente
abbandonato e nei calcoli strutturali si dovrà operare con
criteri dello stato limite.
È altresì opinione diffusa che l’ordinanza e le sue conseguenze possano generare dubbi in chi opera nella pubblica
amministrazione, sia per le competenze che per le responsabilità che ne derivano. Le decisioni che la Regione Sardegna
assumerà dovranno e potranno guidare in tal senso.
Un’altra domanda spesso ripetuta è “quando entrerà in
vigore?”. Ovviamente la norma è già in vigore: essa fornisce indicazioni prevedendo una possibilità di indifferente
utilizzo delle vecchie e nuove normative per un periodo
transitorio di 18 mesi dalla sua pubblicazione (quindi fino a
novembre 2004). La norma indica invece una immediata
esecutività per i fabbricati di “valore strategico”, così definendo quei fabbricati e/o infrastrutture che in caso di sisma
devono mantenere la propria integrità funzionale e strutturale (ospedali, caserme, prefetture, scuole, etc.).
Qualche problema interpretativo deriva proprio dal
periodo transitorio. Infatti la norma specifica che per le opere i cui lavori siano già iniziati, e per le opere pubbliche già
appaltate o i cui progetti siano già approvati alla data dell’ordinanza, possono continuare ad applicarsi le norme tecniche vigenti. Per capire come comportarsi per le opere progettate che attendono finanziamento e che potranno essere
approvate anche dopo la scadenza prefissata dalla norma,
ovvero per quelle in corso di progettazione che andranno in
approvazione e/o esecuzione dopo lo scadere del termine
indicato, e ancora per tutte le diverse casistiche che possono derivare, è stata pubblicata nel giugno 2003 una nota
esplicativa.
La nota chiarisce - per cominciare - che se un finanziamento è già stato stabilito anche sulla base di un preliminare, si potrà proseguire con i medesimi criteri, senza
modificare il quadro tecnico. Fanno eccezione ancora le
opere di importanza strategica, che - tra l’altro - dovranno
essere individuate e verificate nel quinquennio successivo.
In sintesi: se si ha in corso il progetto di un fabbricato ordinario non sembra vi sia necessità di porvi nuovamente mano;
se si ha in corso il progetto di una ospedale o di un’altra
infrastruttura di valore strategico sembra sia opportuno
riesaminare il progetto stesso, seppur definito ed in attesa di
approvazione.
Altra domanda spesso avanzata riguarda le tariffe professionali per le zone 4 che, antecedentemente all’ordinanza, non erano considerate sismiche. Le tariffe per le prestazione di calcolo strutturale in c.a. in tali zone dovranno/
potranno essere inquadrati in classe 1g anziché 1f, considerando la debole sismicità? Sull’argomento il Consiglio dell’Ordine a breve si dovrà esprimere, sentito il CNI.
Un altro dubbio deriva dal punto 3 dell’art. 2 dell’ordinanza, il quale definisce gli obblighi che riguardano la totalità dei proprietari di immobili e infrastrutture: ”È fatto obbligo di procedere a verifica, da effettuarsi a cura e spese
dei rispettivi proprietari, ai sensi delle norma di cui ai sud-
pagina
6
detti allegati, sia degli edifici di interesse strategico e delle
opere infrastrutturali la quale funzionalità, durante gli eventi sismici , assume una particolare valenza fondamentale
per le finalità di protezione civile, sia degli edifici che delle opere infrastrutturali che possonono assumere rilevanza
in relazione alle conseguenze di un eventuale collasso”.
Detta norma è prioritaria per le zone 1 e 2.
Da ciò si ricava che anche il controllo ed il monitoraggio strutturale del patrimonio esistente e le future messe
a norma, inserendosi nel tema più ampio della manutenzione ed adeguamento delle strutture, assume quindi un nuovo
e particolare impulso, diventando un elemento di assoluta
importanza, con metodi e tempi che andranno studiati ed
individuati. Assume un ruolo più significativo e rilevante
anche il Piano di manutenzione delle opere, previsto dall’art.
40 del regolamento 554/99, fino ad oggi spesso considerato
un semplice e fastidioso obbligo.
Le nuove norme per la realizzazione di strutture in
zona sismica infatti - aprendo alla problematica dell’adeguamento e mantenimento delle “strutture strategiche” - rendono quanto mai importante oltre allo studio strutturale la
conoscenza della infrastruttura in tutte le sue parti, conoscenza attuata anche attraverso prove e verifiche, compresa la conoscenza di tutti gli impianti. Quindi il tutto deve
essere tradotto in un manuale che, alla luce della normativa attuale è - e sarà - il Piano di manutenzione.
I casi di dissesti edilizi recenti hanno messo in luce la
necessità di meglio controllare le strutture e gli impianti al
fine di garantire la pubblica incolumità. La predisposizione
del Piano di manutenzione richiederà, come accennato, la
definizione ed effettuazione di prove e verifiche sulle strutture nel tempo, in modo da conoscere tempestivamente
qualsiasi situazione di degrado e assicurare quindi la possibilità di intervenire con sollecitudine. Se questo sarà lo strumento, chi poi realmente attuerà il monitoraggio? Chi toglierà periodicamente la polvere che si accumula sui Piani
di manutenzione delle singole opere per verificare e
monitorare, e fors’anche aggiornare i Piani stessi?
Tutto ciò sembra individuare un nuovo ruolo anche per
quanto riguarda la sicurezza a carico delle Regioni e degli
Enti locali. L’art. 3 dell’ordinanza dispone che il Dipartimento della protezione civile, d’intesa con le Regioni e coinvolgendo gli Ordini professionali, promuova una divulgazione e diffusione della conoscenza delle nuove norme. Allo
stato sono in corso solo alcuni incontri di chiarimento tra gli
Ordini e la Protezione civile e si stanno programmando dei
corsi formativi della durata presunta di sessanta ore. La durata di detti corsi, ipotizzata dalla Protezione civile, è chiaramente mirata a fornire una adeguata conoscenza dei metodi di calcolo statico individuati dall’ordinanza.
Ribadendo che, per quanto riguarda la Sardegna, quasi tutto è conseguente alle decisioni che assumerà la Regione, pare comunque opportuno addentrarsi un poco nella
metodologia di calcolo e verifica sismica al fine di fornire
una prima paronamica conoscitiva. In merito alle ricadute
dell’ordinanza sulla prassi progettuale degli edifici siti in
Sardegna, poiché viene comunque estesa la necessità di
considerare tra le azioni di progetto quelle dovute al sisma,
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7
101
pagina
affermazioni non deve trarre in inganno: questa esplicitazione rappresenta una delle novità della norma. Infatti
si riconosce come obbiettivo quello del conseguimento di
una protezione adeguata nei confronti di due condizioni limite: uno stato di danno strutturale accentuato che prelude
il collasso ed uno stato di danno agli elementi non strutturali, le cui conseguenze sono di natura essenzialmente economica.
In particolare, in base alla probabilità di accadimento
di un evento sismico, si prospettano due livelli di progettazione:
• il primo in previsione di un evento sismico con probabilità di accadimento del 10% in 50 anni che rappresenta
l’azione sismica di progetto: la struttura non deve collassare,
ma sono ammessi gravi danni agli elementi strutturali fino
al punto di rendere economicamente non più conveniente il
recupero della costruzione (stato limite ultimo);
• il secondo in previsione di un evento sismico che
abbia probabilità di accadimento più elevata di quella dell’azione sismica di progetto, nel quale la struttura e i contenuti dell’immobile non devono subire danni tali da provocare interruzioni d’uso.
Un altro elemento di novità delle norme è l’introduzione dell’utilizzo obbligatorio del metodo agli stati limite
per la progettazione e verifica delle strutture, in coerenza
INFORMAZIONE
seppur in modo molto limitato, sarà conseguentemente necessario adeguare la progettazione architettonica, strutturale ed impiantistica a quanto disposto, affrontando problemi
per alcuni versi inusuali nell’edilizia locale.
La corretta progettazione ha sempre considerato l’esigenza di conferire duttilità alla struttura e di concentrare la
capacità di rotazione non plastica nelle travi piuttosto che
nei pilastri. Pertanto non dovrebbe essere difficile recepire
le nuove disposizioni, peraltro in buona parte già note ed
impiegate per i progetti nelle regioni già da tempo classificate nella scala del rischio sismico.
L’entità dell’azione sismica ipotizzata per la zona 4 è
bassa, ciò non di meno l’ordinanza impone, per esempio,
che la configurazione strutturale debba soddisfare alcuni
requisiti di regolarità sia in pianta che in alzato, debba essere dotata di elementi verticali irrigidenti e di giunti di
adeguata lunghezza, rispetti principi di omogeneità ai fini
del dissipamento (ad es. non si potrà/dovrà più rastremare i
pilastri in elevazione; nelle strutture in muratura portante
irrigidimenti ed armature divengono rilevanti e obbligatori).
L’ordinanza crea un ulteriore dubbio in quanto non
abroga esplicitamente la normativa sismica esistente. Nell’applicazione delle nuove norme alla Sardegna sembrano
sussistere le seguenti alternative:
a) attendere le determinazioni della Regione e l’assegnazione alla zona sismica che verrà confermata e/o individuata dalla stessa in tempi non noti; tale ipotesi implicherebbe la dilatazione di ogni attività progettuale;
b) procedere con la precedente normativa - come consentito dall’ordinanza - fino a 18 mesi dalla pubblicazione,
assumendo per le azioni sismiche i valori della zona 4 (è
necessario maggiorare le dimensioni dei giunti per evitare
il martellamento fra gli edifici contigui con evidenti minori
fruibilità di superfici ai vari piani);
c) procedere direttamente con quanto disposto dall’ordinanza, sempre considerando l’appartenenza alla zona 4;
in tal caso i normali criteri di progettazione devono essere
adeguati a condizioni insolite per la Sardegna: in particolare vengono posti vincoli alle dimensioni minime dei pilastri
e delle travi, alle dimensioni dei giunti, e il calcolo deve
essere attuato allo stato limite.
È opinione che, salvo non si riesca ad istituire un gruppo di lavoro formato da Regione Sardegna, Protezione civile e Ordini professionali che riesca a sensibilizzare le autorità politiche, si rischia un lungo periodo di stallo. Per questa ragione, la terza ipotesi formulata è quella che maggiormente mette al riparo dai rischi.
La differenza tra le vecchie norme e le nuove consiste
nel definitivo abbandono del carattere prescrittivo e convenzionale dei calcoli, a favore di una impostazione prestazionale in cui vengono preventivamente dichiarati gli obiettivi e vengono chiariti e giustificati i metodi utilizzati.
Il concetto della nuova normativa sismica ribadisce
ed innova un concetto basilare già contenuto nella normativa del 1996 ed implicitamente nelle precedenti, cioè quello che in caso di evento sismico sia protetta la vita umana,
siano limitati i danni e rimangano funzionanti le strutture
essenziali agli interventi di protezione civile. L’ovvietà delle
101
INFORMAZIONE
a/g
Costruzioni
In particolare si definisce stato limite ultimo quello in corrispondenza del quale si verificano la rovina della struttura e
la possibilità di perdita di vite umane. Si definiscono stati
limite di esercizio quelli per cui si verifica la perdita di
funzionalità della struttura in relazione all’esigenza di impiego e di durata; nel caso di azione sismica, derivano principalmente da deformazioni o fessurazioni o spostamenti
eccessivi. Il loro raggiungimento corrisponde al superamento del limite elastico del materiale: una verifica agli stati
limite di esercizio è quindi del tutto analoga ad una verifica
alle tensioni ammissibili.
Le azioni che devono essere considerate nei diversi
stati limite sono:
1) azioni dirette (forze) quali peso proprio, carichi di servizio neve, vento, sisma, spinta delle terre etc.;
2) azioni indirette (deformazioni impresse) quali variazioni termiche, ritiro, precompressione, spostamenti dei vincoli, etc.;
Indicando con S le sollecitazioni prodotte dalle azioni
agenti sulla struttura e con R la capacità della struttura di
fare fronte ad una determinata sollecitazione (ad es. resistenza di una
sezione a rottura per presso-flessioFigura 1. Spettri di risposta per zona sismica 1.
ne, resistenza di una struttura a in(S= 1,25; qo = 3,4 telai + pareti)
stabilità per effetti del secondo ordine etc.), il metodo permette di valuS elastico
Sv SLU
So SLU
tare se e con quale probabilità, in
1,20
tutte le situazioni che possono manifestarsi nei vari stati limite consi1,00
derati, risulta: S<R.
Entrambe le grandezze R e S
sono variabili aleatorie: possono es0,80
sere calcolate in modo deterministico a causa, da una parte, del0,60
l’incertezza insita nelle misure svolte in laboratorio sulla resistenza dei
0,40
materiali, dall’altra dell’incertezza
sulle azioni (in particolare
0,20
deformazioni impresse) e sulla loro
variazione durante la vita della struttura, ed inoltre a causa della varia0,00
bilità delle dimensioni geometriche
0,00
1,00
2,00
3,00
delle sezioni e della struttura.
periodo (s)
Il metodo degli stati limite tiene conto di tutto ciò considerando
quelle che caratterizzano la progettazione di una struttura e
per le resistenze dei materiali distribuzioni statistiche; per
quindi la sua sicurezza. Ciò significa che con questo metole sollecitazioni, note le azioni, l’analisi strutturale; per il
do è possibile conoscere - e quindi scegliere - in fase progetcalcolo delle azioni si tiene conto della aleatorietà.
tuale la probabilità con cui la struttura sopporta azioni di un
I brevi concetti esposti sono stati richiamati unicamente
certo livello.
al fine di consentire la facile comprensione delle norme e
Il metodo inoltre tiene in conto tutti gli aspetti del
del seguito anche a chi non abbia usualità/dimestichezza
comportamento di una struttura, individuando diversi livelli
con i calcoli statici. Essi costituiscono la premessa del Madi rischio rispetto ai quali la struttura deve essere in grado di
nuale esplicativo, in corso di preparazione da parte della
presentare diverse probabilità di rovina, ovvero una sicurezProtezione civile, il cui completamento è stato ipotizzato
za adeguata. Si introduce infatti il concetto di stato limite
per la fine della prossima primavera (considerato che si
inteso come lo stato raggiunto il quale la struttura o una sua
ipotizza esso sia costituito da 12 o 13 volumi secondo la
parte non può più svolgere le funzioni o non soddisfa più le
tipologia di strutture ed opere, è possibile che detta data
esigenze di comportamento per le quali è stata progettata.
slitti, o che la pubblicazione avvenga per parti).
con i contenuti degli Eurocodici. Il passaggio dalle tensioni
ammissibili agli stati limite implica differenze concettuali
e operative che se prima potevano ignorarsi per la opzionalità
dei due metodi, ora diviene fondamentale conoscere per
applicare correttamente le norme.
Si ritiene importante sottolineare che alcuni aspetti
strettamente legati alla filosofia del metodo agli stati limite
erano già presenti nelle precedenti norme (DM 16/1/96).
Era già sentita la necessità di distinguere fra gli stati limite
ultimi e gli stati limite di danno e di verificare non solo in
termini di forza ma anche di spostamenti massimi subiti dalle
strutture. Tali sensazioni diventano regole esplicite nelle
attuali norme, dove si distinguono due diversi stati limite,
caratterizzati da valori di progetto dell’azione sismica e combinazione delle azioni differenti, per i quali si verificano
rispettivamente i valori di progetto delle sollecitazioni ed i
valori degli spostamenti di interpiano.
il metodo semi-probabilistico agli stati limite si basa,
anche se in via approssimata, sul concetto di aleatorietà
delle grandezze (azioni e resistenze) e delle relazioni fra
pagina
8
accelerazione (cm/sec2)
9
101
pagina
INFORMAZIONE
all’uso, in modo da incrementare
le azioni di progetto. Inoltre,
congruentemente con la considerazione della duttilità e secondo
400
procedure di verifica da tempo
consolidate, il sistema è compo300
sto con le altre azioni secondo i
base
criteri degli stati limite. Viene così
proiezione baricentro
sancito il definitivo abbandono
200
del metodo delle tensioni ammissibili.
100
Per quanto attiene alle modalità di analisi della struttura, vie0
ne lasciata libera (con alcune restrizioni) la scelta fra le
-100
modellazioni: statica lineare e non
lineare, dinamica modale e non
lineare. L’ultimo metodo di ana-200
lisi richiede ovviamente l’uso di
più accelerogrammi naturali o ar-300
tificiali per i quali si danno i criteri di formulazione.
-400
Nella progettazione occorrerà inserire tra il fabbricato in
0
5
10
15
20
progetto e quelli adiacenti opportempo (sec)
tuni accoppiatori visco-elastici,
che lascino liberi i movimenti reCon la nuova ordinanza si apre quindi la strada ad
lativi dovuti alle variazioni termiche ed ai fenomeni geolouna nuova e corretta progettazione antisismica che, è bene
gici e blocchino quelli dovuti al sisma. In questo modo si
ribadire, dovrà essere applicata sull’intero territorio nazioevitano i martellamenti fra le costruzioni contigue, traendo
nale, ivi compresa la Sardegna, con le limitazioni e
vantaggio dalla resistenza in serie di tutte le strutture. In tal
considerazioni già esposte in relazione alla redazione da
senso l’ordinanza liberalizza l’uso di dispositivi di protezioparte della Regione della mappa di rischio sismico che
ne sismica quali l’isolamento alla base ed i dissipatori di
dovrà riportare curve di livello della accelerazione orizenergia, localizzati ad esempio nel sistema di
zontale di picco del terreno ag, con passo 0,025 g (g =
controventamento, che fino ad oggi dovevano essere sogaccelerazioni di gravità).
getti ad approvazione preventiva da parte del Consiglio
A titolo esemplificativo gli effetti pratici per i periodi
Superiore dei Lavori Pubblici, con iter confusi e defatiganti.
di vibrazione, che sono propri degli edifici normali - di cirSicuramente si assisterà ad una sempre più larga diffusione
ca 0,5 - la massima accelerazione da applicare alla base
di sistemi di protezione sismica, che troveranno maggiore
della struttura sarà pari a circa 0,045g e quindi la risultante
impiego anche in Italia.
Hb delle forze inerziali orizzontali sarà pari a circa il 4,5%
Nel seguito, al fine di dare una indicazione del comdel peso dell’edificio. Nel caso semplificato di distribuzioportamento delle strutture sotto il sisma e della possibile
ne lineare degli spostamenti le forze sono applicate ai vari
efficacia di alcuni metodi di dissipazione, si riportano i grapiani e sono crescenti con l’altezza di questi rispetto alle
fici di una prova condotta da ENEL, ENEA ed ISMES. Le
fondazioni.
prove al vero culminarono nel rilascio dello spostamento
Per un edificio di 6 piani uguali alto 24 metri, le forze
impresso (107 mm) ad un edificio avente massa di circa
variano da 0,048 Hb al primo piano a 0,29 Hb al sesto; an7.000 tonnellate mediante deformazione degli isolatori (8.000
che se tali forze non sono elevate per l’area della Sardegna,
kN la spinta orizzontale necessaria).
è necessario tenerle in conto nel corso di una corretta proTali prove, oltre a dimostrare la validità della rispongettazione, mentre divengono determinanti per le aree a
denza del sistema struttura-isolatori alle azioni previste,
sismicità più elevata, per le quali l’accelerazioni di picco
contribuirono ad approfondire la conoscenza del comportaraggiunge anche 0,35g (figura 1).
mento delle strutture sotto l’effetto di un sisma, altrimenti
In conformità con l’Eurocodice 8, l’ordinanza consideducibile solo dai danni rilevabili dopo l’evento nelle didera nella formulazione dell’input sismico i parametri relaverse tipologie edilizie e nelle diverse particolari situaziotivi al substrato sul quale è impostato l’edificio e caratterini. La drastica attenuazione delle azioni sismiche ottenuta
stiche di smorzamento intrinseco e di duttilità di quest’ulticon l’isolamento sismico è evidenziata nel grafico della fimo, nonché quelle di regolarità in pianta ed in altezza. Viegura 2, che rappresenta l’evoluzione temporale delle accene inoltre attribuito un coefficiente di importanza correlato
lerazioni del piano più alto dell’edificio sottoposto alla proFigura 2. Attenuazione delle azioni sismiche, mediante isolamento,
con applicazione al terreno dell'accelerogramma del terremoto di Tolmezzo.
101
INFORMAZIONE
Costruzioni
del collasso, e stato limite di
danno quando la struttura non
deve subire danni tali da proV
0,1-0,5
0,5-1,0
0,005-0,01
vocare interruzioni nell’uso.
VI
0,5-1,0
1,0-2,0
0,01-0,02
Questo significa ammettere che la struttura, nel primo
VII
1,0-2,0
2,0-4,0
0,02-0,04
caso, possa subire deformazioni
VIII
2,0-3,5
4,0-8,0
0,04-0,08
di tipo anelastico, mentre nel
IX
3,5-7,0
8,0-15,0
0,08-0,15
secondo caso debba rimanere
X
7,0-15,0
15,0-30,0
0,15-0,30
necessariamente in campo elaXI
15,0-30,0
30,0-60,0
0,30-0,60
stico. Gli strumenti che le norme indicano per il raggiungiTABELLA 1. CONVERSIONE TRA INTENSITÀ MACROSISMICA (MCS) A VALORI DI PICCO DEL MOTO DEL SUOLO.
mento degli obiettivi appena indicati sono:
va generate dall’applicazione ipotetica al terreno
• l’utilizzo del metodo agli stati limite nella verifica
dell’accelerogramma. In assenza di accelerogrammi e di
(punto 3.3 delle norme);
dati relativi al sito in cui è stata attuata la prova, si sono
• l’impiego del metodo di analisi lineare o non lineautilizzati per riferimento i dati del terremoto di Tolmezzo.
re, statica o dinamica, a seconda della regolarità della strutDal punto di vista sismologico, la nuova normativa
tura, nella progettazione (punto 4.5 delle norme);
contiene elementi sicuramente positivi ed innovativi. La
• l’utilizzo del metodo del capacity design nella condefinizione dell’accelerazione di ancoraggio dello spettro
cezione strutturale (punti 3.2.5, 3.2.6 e 4.11 delle norme).
di risposta elastico permette anche l’utilizzo di metodi
Risulta abbastanza complicato per questioni di spadeterministici, basati sul calcolo di sismogrammi sintetici
zio, e non rappresenta l’obbiettivo del presente articolo,
realistici, per l’individuazione della zona sismica. Tale apanalizzare in modo esaustivo una possibile applicazione
proccio è particolarmente utile quando l’input sismico viedella normativa alla zona 4. Si ritiene però utile, in questa
ne definito in modo da soddisfare i criteri dell’ingegneria
sede, evidenziare per dette zone un altro possibile percorso
sismica basata sulla capacità di risposta delle strutture e
applicativo. L’ultimo testo corretto dell’ordinanza consente
risulta necessario perché i dati accelerometrici a disposila possibilità di calcolo delle strutture in c.a. per la zona 4
zione non sono assolutamente rappresentativi di tutti i proapplicando le regole valide per la progettazione “non sismibabili scenari di moto del suolo. Tale filosofia è alla base
ca” a patto di rispettare alcune condizioni. Vediamo brevedella realizzazione di carte deterministiche di pericolosità
mente quali sono.
analoghe a quella riportata in figura 3.
La verifica allo stato limite ultimo (SLU) o di danno
Una possibile conversione tra intensità macrosismica
deve essere effettuata applicando la seguente combinazioe valori di picco del moto del suolo è riportata nella tabella
ne degli effetti della azione sismica con le altre azioni:
1. I sismogrammi sintetici a partire dai quali sono stati estratti
(1)
γ 1 E + G K + PK + Σ i (Ψ ji Qki )
i valori di ag mostrati in figura 3 sono stati calcolati mediante la tecnica della somma multimodale a partire dalle infordove:
mazioni disponibili sulla struttura della terra, le sorgenti siγ 1 E = azione sismica per lo stato limite in esame;
smiche ed il livello di sismicità dell’area investigata. In una
G K = carichi permanenti al loro valore caratteristico;
zonazione al prim’ordine vengono definiti dei modelli strutPK = valore caratteristico dell’azione di precompressione,
turali medi, rappresentativi delle proprietà litosferiche a lia cadute di tensione avvenute;
vello regionale, ma per siti specifici è ovviamente possibile
Ψ ji = Ψ2i (SLU) coefficiente di combinazione che fornieffettuare uno studio più dettagliato ove vengono prese in
sce il valore quasi permanente della azione variabile Qi ;
considerazione anche le eterogeneità laterali che caratteΨ0i (SLD) coefficiente di combinazione che fornisce il varizzano il sito.
lore
raro della azione variabile Qi ;
Un migliore utilizzo dei valori di ag sarebbe possibile
Qki = valore caratteristico della azione variabile Qi .
se fosse disponibile una mappa della distribuzione dei suoli
riferita alla medesima griglia utilizzata per ag. Una simile
Dovrà essere considerata la combinazioni di azioni di
realizzazione potrebbe fornire un contributo rilevante ed
cui alla (1), applicando in due direzioni ortogonali il sisteessenziale per l’aggiornamento della mappa.
ma di forze orizzontali definito dalle espressioni (2) e (3).
Altro elemento di novità delle norme di cui si è fatto
L’analisi statica consiste nell’applicazione di un sistecenno è l’introduzione dell’utilizzo obbligatorio del metoma di forze distribuite lungo l’altezza dell’edificio assumendo
do agli stati limite per la progettazione e verifica delle strutuna distribuzione lineare degli spostamenti. La forza da apture, coerentemente con quanto già contenuto negli
plicare a ciascun piano è data dalla formula seguente:
Eurocodici. In base alla probabilità di occorrenza dell’evento
Fi = Fb ( ziWi ) / Σ( zjWj )
sismico, come detto in precedenza, si considerano due li(2)
velli di progettazione: lo stato limite ultimo quando sono
dove: Fh = S d (T1 )Wλ / g
ammessi gravi danni alla struttura senza il raggiungimento
Fi è la forza da applicare al piano i;
Intensità (MCS) Spostamento (cm)
Velocità (cm/s)
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10
Accelerazione (g)
INFORMAZIONE
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Wi e Wj sono i pesi delle masse ai piani i ej
rispettivamente;
zi e zj sono le altezze dei piani i e j rispetto
alle fondazioni;
Sd (T1) è l’ordinata dello spettro di risposta di
progetto definito al punto 3.2.5 del testo coordinato con le modifiche introdotte dall’Ordinanza n. 3316 (ai fini del progetto, le capacità dissipative delle strutture possono essere messe in conto attraverso un fattore
riduttivo delle forze elastiche, denominato fattore di struttura q); in termini pratici per la
zona 4 si assumerà Sd (T1) pari a 0.05.
W è il peso complessivo della costruzione,
calcolato secondo quanto indicato per ogni
tipo strutturale;
λ è un coefficiente pari a 0,85 se l’edificio
ha almeno tre piani e se T1 < 2 Tc, pari a 1,0
in tutti gli altri casi;
g è l’accelerazione di gravità.
Gli effetti torsionali accidentali, per edifici aventi massa e rigidezza simmetricamente distribuite in pianta, possono essere considerati amplificando le forze da applicare a
ciascun elemento verticale con il fattore (d)
risultante dalla seguente espressione:
δ = 1 +dove:
0.6 xx/ èLcla distanza dell’elemento resisten-
te verticale dal baricentro geometrico dell’edificio,
misurata perpendicolarmente alla direzione
dell’azione sismica considerata;
Lc è la distanza tra i due elementi resistenti
più lontani, misurata allo stesso modo.
Sd (T1) si assumerà pari a 0,05. Le relative verifiche di sicurezza vanno effettuate
in modo indipendente nelle due direzioni, FIGURA 3. ZONAZIONE SISMOGENETICA ZS8. LE LINEE BLU SEPARANO ZONE
CON ANALOGO SIGNIFICATO CINEMATICO, CHE DIFFERISCONO PRINCIPALMENTE
allo stato limite ultimo.
I diaframmi orizzontali devono rispet- PER LE CARATTERISTICHE DI SISMICITÀ. LE ZS CON BORDO TRATTEGGIATO
tare quanto prescritto al punto 5.4.4.1 delle NON SONO STATE UTILIZZATE NELLA VALUTAZIONE DELLA PERICOLOSITÀ.
norme: per tutte le strutture deve essere verificato che i solai siano in grado di trasmettere nel loro piano
le radicale modifica sia stata introdotta, rispetto alle metoai diversi elementi da essi collegati le forze derivanti daldologie utilizzate, in tutte quelle aree ove il rischio sismico
l’analisi d’assieme dell’edificio, maggiorate del 30%.
non era mai stato contemplato. Al riguardo si ribadisce che
Anche le travi ed i pilastri devono rispettare alcune
sarà cura degli Ordini professionali organizzare, con docenprescrizioni riportate nelle norme, limitatamente a quanto
ti universitari e specialisti, dei corsi destinati a fornire a tutti
previsto per la classe di duttilità B. Nei nodi trave-pilastro
i colleghi una dettagliata informazione.
non confinati devono essere disposte delle staffe di conteniUn ultimo conclusivo accenno merita l’aspetto costi. I
vincoli e gli obblighi imposti dall’ordinanza si ripercuotemento in quantità almeno pari alla maggiore prevista nelle
ranno con una maggiorazione dei costi che può stimarsi di
zone del pilastro inferiore e superiore adiacenti al nodo.
pochi punti percentuali nelle strutture in c.a. di nuova edifiAndrà disposta un’armatura trasversale composta da tondini
cazione. Detta incidenza risulterà leggermente superiore
di ferro di diametro non inferiore a 8 mm alla base delle
nelle strutture in muratura portante, mentre saranno di notepareti, per un’altezza pari alla lunghezza in pianta (l) della
vole entità i costi per gli interventi che dovranno essere
parete stessa, in vicinanza dei due bordi per una lunghezza
attuati per la “rimessa a norma”, dal punto di vista sismico,
pari a 0.20 l su ciascun lato.
dei fabbricati esistenti.
Quest’ultima parte e alcuni precedenti riferimenti alla
SERGIO LAI
metodologia di calcolo che l’ordinanza introduce sono stati
riportati unicamente per consentire al lettore di capire quaPAOLO PASSINO
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INGV - Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia
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