DATI GENERALI DI CALCOLO (a cura di Michele Vinci)

Dati generali di calcolo RILIEVO GEOMETRICO Prima di iniziare il calcolo strutturale di un edificio esistente, occorre essere in possesso di un rilievo geometrico nel quale si riporta tutto quanto necessario per definire dal punto di vista strutturale un edificio Nel rilievo geometrico occorre riportare: Geometria delle pareti (Posizione, spessore, ecc); Posizione e dimensioni delle aperture; Orizzontamenti (Tipologia, quote, orditure, ecc); Discontinuità nella muratura(Cavità, nicchie, canne fumarie, ecc); Quadro fessurativo (bisogna riportare le eventuali lesioni); Eventuali dispositivi che possono influenzare la resistenza dell’edificio (catene, tiranti, cordoli, ecc).

Dati generali di calcolo DATI RELATIVI AL TERRENO DI FONDAZIONE Occorre essere in possesso della relazione geologica redatta da geologo abilitato. I parametri richiesti (che influenzano il calcolo) sono: Categoria di suolo (A,B,C,D,E), importante per definire l’azione sismica; Categoria topografica (T1, T2, T3, T4), anch’essa importante per definire l’azione sismica; Angolo di attrito; Coesione; Moduli elastici del terreno; Costante di winkler; Presenza di eventuali falde acquifere; Peso del terreno (drenato e non drenato); Masw.

Dati generali di calcolo DATI RELATIVI AL TERRENO DI FONDAZIONE Valutazione della Categoria del suolo in funzione della velocità equivalente delle onde di taglio (VS,30 )

Dati generali di calcolo DATI RELATIVI AL TERRENO DI FONDAZIONE Valutazione della categoria topografica in funzione della morfologia del terreno su cui si trova l’edificio

Dati generali di calcolo VITA NOMINALE Per vita nominale (VN ) di un edificio si intende il numero di anni che lo stesso deve essere utilizzato per lo scopo al quale è stato progettato. Al termine della vita nominale, l’edificio deve essere sottoposto a nuova verifica.

Dati generali di calcolo CLASSE D’USO Classe I: costruzioni con presenza occasionale di persone (edifici rurali); Classe II: costruzioni con normale affollamento, senza funzioni pubbliche e sociali (edifici di civile abitazione); Classe III: costruzioni il cui uso prevede affollamenti significativi senza svolgere funzioni pubbliche (scuole, teatri, biblioteche); Classe IV: costruzioni con funzioni pubbliche e di importanza strategica, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. (Significato simile alla classe d’uso viene dato anche per i beni monumentali attraverso la Circolare 26/2010). La classe d’uso entra nel calcolo strutturale attraverso la definizione dell’azione sismica da considerare.

Dati generali di calcolo PERIODO DI RIFERIMENTO Le azioni sismiche vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento (VR ), il quale si calcola per ciascun tipo di costruzione, in funzione della classe d’uso (attraverso il coefficiente d’uso Cu) e della vita nominale (VN ). VR = VN ×CU

Dati generali di calcolo TEMPO DI RITORNO La pericolosità sismica può essere valutata attraverso il tempo di ritorno (TR) valutato in anni. In funzione del periodo di riferimento (VR ) e dello stato limite considerato, a cui è associata una probabilità di superamento (PVR ) del periodo di riferimento, si può valutare il periodo di ritorno attraverso la seguente relazione:

Dati generali di calcolo TEMPO DI RITORNO A titolo di esempio, si calcola il tempo di ritorno per una per una vita nominale VN = 50 anni, Classe d’uso II (Cu = 1) per i quattro stati limite considerati.

Dati generali di calcolo TEMPO DI RITORNO Per gli edifici esistenti, generalmente si procede in modo inverso. Calcolata l’accelerazione che la struttura riesce a sopportare (attraverso la resistenza della struttura), si determina il tempo di ritorno riferita a tale resistenza. Per gli edifici esistenti si possono accettare tempi di ritorno inferiori rispetto a quelli di riferimento. Ciò consente di procedere con interventi meno invasivi e meno costosi. Per tempo di ritorno inferiore corrisponde una vita nominale inferiore data dalla seguente: Una vita nominale inferiore implica che una nuova verifica della struttura deve avvenire entro tale limite di tempo

Dati generali di calcolo VALUTAZIONE DELL’AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO L’azione sismica di riferimento si ottiene attraverso lo spettro elastico ricavato dalle seguenti relazioni:

Dati generali di calcolo VALUTAZIONE DELL’AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO ag, F0, TB, TC, TD, T*c si ottengono dalla sismicità del sito (ricavabili dall’Appendice A delle NTC). S = SS∙ST si ottengono dalle seguenti tabelle (amplificazione stratigrafica ed amplificazione topografica)

Dati generali di calcolo VALUTAZIONE DELL’AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO Si definisce spettro di risposta in termini di spostamento (SDe ) la seguente quantità: Immagine tratta da “Metodi di calcolo e tecniche di consolidamento per edifici in muratura”

Dati generali di calcolo ESEMPIO Dati Sito: Comune di Gerace (RC) Coordinate Longitudine: 16.220598 Latitudine: 38.272236 Categoria di sottosuolo: B Categoria topografica: T1 Vita nominale (VN ): 50 anni Classe d’uso: II (civile abitazione)

Dati generali di calcolo ESEMPIO (Calcolo azione sismica di riferimento) Reticolo di riferimento (p = ag, F0, T*c) SLD TR = 50 ag = 0.072; F0 = 2.324; T*C = 0.304

Dati generali di calcolo ESEMPIO (Calcolo azione sismica di riferimento) SLV TR = 475 ag = 0.209; F0 = 2.408; T*C = 0.370 SS = 1.4 - 0.4 ∙ 2.408 ∙ 0.209 = 1.20; ST = 1.0; S = ST ∙ SS = 1.20 TC = CC∙ T*C = 1.342 ∙ 0.370 = 0.50 sec TB = TC/ 3 = 0.50 / 3 = 0.17 sec TD = 4.0 ∙ ag + 1.6 = 2.44 sec

Dati generali di calcolo RESISTENZA DELLA STRUTTURA La normativa consente, per gli edifici esistenti di raggiungere la condizione di miglioramento. E’ possibile intervenire su una struttura anche se non si soddisfano a pieno le richieste della normativa. Il miglioramento si ottiene quando le condizioni della struttura migliorano a seguito di un consolidamento, pur non soddisfando a pieno le prescrizioni di normativa. In condizioni di progetto di un edificio di nuova costruzione, si calcola l’accelerazione sismica (ag ) del sito ed il corrispondente tempo di ritorno (TR ) e si progetta di conseguenza la struttura. Per gli edifici esistenti, si procede al contrario, si calcola la resistenza della struttura e di conseguenza l’azione sismica che riesce a sopportare (in termini di accelerazioni e di tempo di ritorno).

Dati generali di calcolo RESISTENZA DELLA STRUTTURA TSLV = Tempo di ritorno riferito alla resistenza della struttura aSLV = Accelerazione di picco riferito alla resistenza della struttura TR,SLV = Tempo di ritorno di riferimento ag,SLV = Accelerazione di picco di riferimento IS,SLV = TSLV / TR,SLV (Indice di sicurezza sismica) fa,SLV = aSLV / ag,SLV (fattore di accelerazione)

Dati generali di calcolo RESISTENZA DELLA STRUTTURA Se IS,SLV ≥ 1, la struttura rispetta tutte le richieste di normativa (struttura adeguata) Se IS,SLV < 1, la struttura non rispetta tutte le richieste di normativa (struttura non adeguata). Tanto più IS,SLV è vicino allo zero, tanto più è vulnerabile la struttura. Viceversa, tanto più è vicino all’unità, tanto meno è vulnerabile la struttura. (Considerazioni analoghe valgono per in fattore di accelerazione fa,SLV ) Se IS,SLV,C > IS,SLV,NC il consolidamento ha portato ad un miglioramento Se IS,SLV,C ≤ IS,SLV,NC il consolidamento ha portato ad un peggioramento (consolidamento inefficace) IS,SLV,NC è l’indice di sicurezza per la struttura non consolidata IS,SLV,C è l’indice di sicurezza per la struttura consolidata