LA NUOVA PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTISISMICA SECONDO LE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI DEL 2005

MAPPA SISMICA MONDIALE

STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA

ACCELEROGRAMMA

ONDE SISMICHE

ONDE SISMICHE

ONDE SISMICHE

ONDE SISMICHE Onde di profondità Onde di superficie Onde di Rayleigh Onde P Onde S Onde di Love

ONDE SISMICHE

EFFETTI PRINCIPALI DEL TERREMOTO - Scuotimento del terreno - Apertura di faglie e fratture in superficie - Cedimenti del terreno (liquefazione) - Maremoti

LE FAGLIE

IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Prende il nome di liquefazione un cedimento del suolo dovuto allo scuotimento di sedimenti sabbiosi saturi in acqua che assumono comportamento da liquido. Perché avvenga liquefazione è necessario che i singoli granuli di sabbia perdano il contatto reciproco: essendo il continuo della sostanza ora liquido, il sedimento si metterà a fluire come un liquido viscoso. Lo scuotimento indotto da un terremoto può provocare la liquefazione di sedimenti sabbiosi saturi in acqua, allorquando questi siano confinati da strati meno permeabili.

IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Particelle di terreno saturo Particelle di terreno liquefatto

IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Espansione laterale (lateral spread)

IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Espansione laterale (lateral spread)

IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Perdita di portanza (loss of bearing strength)

Scala Mercalli Scala Richter

S. Giuliano di Puglia (CB), 31 ottobre 2002 RISCHIO SISMICO S. Giuliano di Puglia (CB), 31 ottobre 2002

Terremoti storici nell’area interessata RISCHIO SISMICO Epicentro del 31 ottobre 2002 Terremoti storici nell’area interessata

MAPPA SISMICA PRECEDENTE (1984) 1a Categoria 2a Categoria 3a Categoria Non sismica

MAPPA SISMICA PROPOSTA (1998) 1a Categoria 2a Categoria 3a Categoria Non sismica

MAPPA SISMICA ATTUALE (2003)

MAPPA SISMICA ATTUALE (2004)

MACRO ZONAZIONE E MICRO ZONAZIONE SISMICA MACRO ZONAZIONE SISMICA MICRO ZONAZIONE SISMICA La Microzonazione sismica rappresenta l’attività svolta ai fini di una più dettagliata suddivisione del territorio in aree in cui i valori di pericolosità sismica rispecchiano più rigorosamente le condizioni locali. L’analisi della risposta di un suolo alle sollecitazioni sismiche (Risposta Sismica Locale), costituisce la parte fondamentale delle attività di Microzonazione Sismica.

MAPPE SISMICHE Mappa della pericolosità sismica in Italia. Ordinanza n.3519 del 28 aprile 2006

MAPPE SISMICHE Mappa della pericolosità sismica in Italia. Accelerazione orizzontale di picco per un periodo di tempo pari a 475 anni. L’unità di misura adottata nella mappa è “g”, cioè l’accelerazione di gravità.

ZONAZIONE SISMICA REGIONE SICILIA Mappa della pericolosità sismica della Sicilia

ZONAZIONE SISMICA REGIONE SICILIA VECCHIA ZONAZIONE SISMICA NUOVA ZONAZIONE SISMICA

NORMATIVA ITALIANA - Decreto del Ministro dei Lavori Pubblici, 9 gennaio 1996: “Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche”. - Ordinanza n.3274, 20 marzo 2003: “Norma tecniche per il progetto, la valutazione e l’adeguamento sismico degli edifici”. (18 mesi di allineamento tecnico) - 8 novembre 2004 - Bozza di testo coordinato dell’Allegato 2 - Edifici, 09 settembre 2004: “Norme Tecniche per il progetto, la valutazione e l’adeguamento sismico degli edifici”. - Ordinanza n.3379, 5 novembre 2004: “Disposizioni urgenti di protezione civile.” (Proroga di 6 mesi) - 8 maggio 2005 - Ordinanza n.3431, 10 maggio 2005: (Proroga di 3 mesi) - 8 agosto 2005 - Ordinanza n.3452, 1 agosto 2005: (Proroga di 2 mesi) - 8 ottobre 2005 - Ordinanza n.3467, 13 ottobre 2005: (Proroga di 15 giorni) - 23 ottobre 2005 - Gazzetta Ufficiale n.222, 23 settembre 2005 : “Norme Tecniche per le Costruzioni”: (18 mesi di allineamento tecnico) - 23 aprile 2007

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE - Analisi sismica Statica classica - Analisi sismica Dinamica classica - Analisi sismica Statica nodale - Analisi sismica Dinamica nodale

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Analisi Sismica Classica Analisi Sismica Nodale

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Schema telaio

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Deformata del telaio: Quota 3 = Piano Rigido

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Momento Flettente del telaio: Quota 3 = Piano Rigido

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Taglio del telaio: Quota 3 = Piano Rigido

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Deformata del telaio: Quota 3 = Piano Deformabile

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Momento Flettente del telaio: Quota 3 = Piano Deformabile

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Taglio del telaio: Quota 3 = Piano Deformabile

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Deformata Piano Rigido Piano Deformabile

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Momento Flettente Piano Rigido Piano Deformabile

IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Taglio Piano Rigido Piano Deformabile

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema SCONSIGLIATO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema CORRETTO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema SCONSIGLIATO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema CORRETTO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema SCONSIGLIATO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema CORRETTO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema SCONSIGLIATO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema SCONSIGLIATO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Schema CORRETTO

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Baricentro delle Masse e delle Rigidezze

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Baricentro delle Masse e delle Rigidezze Struttura 1 Struttura 2

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Baricentro delle Masse e delle Rigidezze Struttura 1 Struttura 2

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze Schema statico Effetto tagliante sul singolo elemento verticale

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze Spostamento globale del singolo elemento Traslazione e rotazione dell’impalcato rigido Componenti dello spostamento globale

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze Rigidezza del singolo elemento Aliquota della forza tagliante di piano che sopporta il singolo elemento Forza tagliante di piano totale

ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze Coordinate del baricentro delle rigidezze dell’impalcato

L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE Ipotesi Fondamentali: le azioni dinamiche agenti nella struttura dovute all’accelerazione delle masse vengono sostituite da azioni statiche equivalenti Ipotesi Fondamentali: - Nella pratica professionale non è necessario conoscere l’andamento nel tempo delle caratteristiche di sollecitazione in ogni sezione dell’elemento strutturale, ma è sufficiente conoscerne il valore massimo. - Nelle strutture tipiche dell’ingegneria civile (ad esempio edifici per civile abitazione) le masse strutturali sono concentrate in massima parte in corrispondenza degli impalcati (solai). - In alcuni casi (edifici in c.a.) gli impalcati possono essere considerati elementi indeformabili nel proprio piano, e quindi in grado di connettere rigidamente tutti i nodi strutturali giacenti su di essi.

L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE Se si impone alla testa del piedritto uno spostamento orizzontale u0 (rispetto la posizione di riposo verticale) e successivamente lo si lascia libero, sul sistema si instaurerà un regime di oscillazioni libere caratterizzate da una andamento sinusoidale nel tempo con un periodo di oscillazione T0, questo è il tempo che intercorre per permettere al traverso di compiere un’oscillazione completa e ritornare nella posizione iniziale. Tale periodo, detto anche periodo proprio dell’oscillatore è legato alle due grandezze m e k (massa e rigidezza) dalla seguente relazione:

L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE Oscillazione ideale (smorzamento nullo) Oscillazione reale (smorzamento non nullo)

L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE L’effetto del sisma sulla struttura può essere considerato come l’applicazione al sistema di una forza di tipo sinusoidale L’applicazione di questa forza instaurerà sul sistema un regime di oscillazioni forzate il quale, dopo una prima fase iniziale in cui saranno presenti anche le oscillazioni libere smorzate, assumerà un forma analoga a quella delle oscillazioni libere ma con un periodo che adesso sarà quello della forzante, con uno sfasamento rispetto ad essa ed un’ampiezza delle oscillazioni che dipende dal rapporto F/k (F = valore massimo della forza, k = rigidezza del sistema) e dal rapporto dei due periodi a = T0/T (T0 = periodo di vibrazione del sistema; T = periodo di oscillazione della forza). Tale dipendenza è espressa dalla relazione seguente:

L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE Smorzamento nullo e periodo della forzante uguale al periodo proprio della struttura, condizione detta di “risonanza” (condizione teorica). Caso 1 (x = 0 ; a = 1) Smorzamento piccolo e periodo della forzante uguale al periodo proprio della struttura. L’amplificazione è grande, ma ha valore finito. Caso 2 (x piccolo ; a = 1) Periodo della forzante molto più grande del periodo proprio della struttura. La massa segue la forza come se si trattasse di tante condizioni statiche in sequenza. Caso 3 (a = 0) Periodo della forzante molto più piccolo del periodo proprio della struttura. Il sistema oscillante, poiché la variazione della forzante e molto rapida, non risente dell’effetto, comportandosi come se questa non fosse presente. Caso 4 (a grande)

L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE

TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Statica - D.M. ‘96 Wi = massa del piano i-esimo dell’edificio C = coefficiente di intensità sismica b = coefficiente di struttura R (T) = coefficiente di risposta e = coefficiente di fondazione I = coefficiente di protezione sismica gi = coefficiente di distribuzione

TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Statica – Norme Tecniche 2005 zi , zj = altezze dei piani i-esimo e j-esimo dalla fondazione Wi, Wj = pesi delle masse ai piani i-esimo e j-esimo Sd(T1) = ordinata dello spettro di progetto in corrispondenza del valore T1 del periodo H = altezza dell’edificio, espressa in metri, a partire dal piano di fondazione Cl = coefficiente funzione della tipologia strutturale W = peso complessivo della struttura

TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Statica - Distribuzione delle forze sismiche equivalenti sulla struttura

TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Dinamica

TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Dinamica Radice della somma dei quadrati Combinazione Quadratica Completa (CQC)

TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Dinamica - Distribuzione delle forze sismiche equivalenti sulla struttura

CRITERI DI SCELTA DEL TIPO DI ANALISI SISMICA Requisito primario di applicabilità dell’analisi sismica statica è la regolarità della struttura. regolarità geometrica in pianta: intendendo con essa sia la regolarità geometrica della pianta i cui elementi strutturali devono essere posti a distanze regolari, e sia la regolarità della distribuzione delle rigidezze (ossia delle inerzie) degli stessi elementi. regolarità in elevazione: intesa come la proprietà da parte di tutti gli elementi verticali che abbiano resistenza significativa all’azione sismica di estendersi senza interruzione dalle fondazioni fino alla sommità dell’edificio, mantenendosi il rapporto tra masse e rigidezze degli impalcati pressoché costante per tutta l’altezza. distribuzione regolare dei pesi e dei carichi: assenza quindi di pannelli di tamponamento, o di carichi sia permanenti che accidentali distribuiti sugli impalcati in maniera asimmetrica.

CRITERI DI SCELTA DEL TIPO DI ANALISI SISMICA REQUISITO DI APPLICABILITA’ DELL’ANALISI SISMICA STATICA (D.M. ‘96) H = massima altezza dell’edificio a partire dal piano di fondazione B = massima dimensione in pianta dell’edificio

CRITERI DI SCELTA DEL TIPO DI ANALISI SISMICA REQUISITO DI APPLICABILITA’ DELL’ANALISI SISMICA STATICA (Norme Tecniche 2005) H = massima altezza dell’edificio a partire dal piano di fondazione Cl = coefficiente moltiplicativo funzione della tipologia strutturale, il cui valore è riportato nel prospetto seguente:

SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO

SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO

CATEGORIA DEL SUOLO

SPETTRO DI PROGETTO PER LO S.L.U.