ABC della progettazione antisismica

Concetti base ed esempi per una facile comprensione del comportamento strutturale

Manuale che ha lo scopo di accompagnare il lettore alla comprensione dei concetti fondamentali della progettazione antisismica, indirizzato anche a chi vuole approcciarsi alla materia per la prima volta.

I concetti illustrati nel manuale sono accompagnati con esempi pratici, selezionati in modo da poter cogliere l’ordine di grandezza dei risultati numerici.

Fra gli argomenti trattati nel manuale ampio spazio è dato ai seguenti argomenti:

• richiami storici che illustrano i primi approcci con la materia e l’evoluzione della normativa tecnica;
• descrizione qualitativa del comportamento sismico delle tipologie strutturali fondamentali: strutture in muratura portante e strutture a telaio;
• modalità di distribuzione delle azioni sismiche in pianta e in alzato degli edifici, con l’esemplificazione di concetti quali baricentro delle masse, delle rigidezze, eccentricità torsionali, ecc.;
• l’utilizzo del diagramma di spettro elastico. A cosa serve? Come si usa? Può essere utilizzato in modo semplice? Con annessi esempi pratici;
• concetti base di analisi lineari statiche, analisi modali e analisi cinematiche.

Ampio spazio viene dedicato al calcolo manuale semplificato di una ossatura in c.a. con predimensionamento di travi e pilastri e, infine, le tematiche vengono estese anche agli elementi non strutturali e agli impianti.

La WebApp inclusa gestisce le seguenti utilità:

• Fogli elettronici di calcolo (in formato .xls)
• Periodo oscillatore semplice: consente di calcolare il periodo proprio (e altri parametri) di un oscillatore semplice e/o di strutture equivalenti ad oscillatori semplici.
• Rigidezza di pareti o pilastri: consente di determinare la rigidezza (flessionale e a taglio) di elementi strutturali quali: pareti, pilastri, colonne, ecc..
• Baricentri masse e rigidezze: consente di determinare il baricentro delle masse e delle rigidezze di un sistema di ritti e orizzontamenti costituenti una struttura portante, nonché l’eccentricità relativa.
• Spettri-NTCver.1.0.3: foglio elettronico distribuito dal CSLLPP che consente di determinare gli spettri di risposta di progetto per i vari stati limite in tutte le zone d’Italia inserite nella mappatura INGV.
• Esempi applicativi contenuti anche nel manuale.
• Banca dati normativa e giurisprudenza consultabile con motore di ricerca.

REQUISITI HARDWARE E SOFTWARE

Qualsiasi dispositivo con MS Windows, Mac OS X, Linux, iOS o Android; accesso ad internet e browser web con Javascript attivo; software per la gestione di documenti Office e PDF.

AUTORE

Marco Boscolo Bielo, architetto, PhD doctor, libero professionista. Progettista e strutturista per il settore delle costruzioni civili, dottore di ricerca in economie e tecniche per la conservazione dei beni architettonici e culturali, titolare del protocollo SismiCasa^®. È autore di numerose pubblicazioni in ambito tecnico e tecnico-storico. Svolge attività di docenza presso Ordini Professionali ed Enti di Formazione.

INDICE

PRESENTAZIONE

1. CENNI STORICI SU TEORIE, PRINCIPI COSTRUTTIVI E NORME
1.1. Introduzione
1.2. Origini dei criteri costruttivi antisismici
1.3. Primi studi teorici
1.4. Descrizioni degli effetti sismici nella manualistica d’epoca e Regi Decreti
1.5. La normativa recente
1.6. Concetti moderni relativi alla sicurezza antisismica
1.6.1. Il rischio sismico
1.6.2. La vulnerabilità sismica

2. EDIFICI IN MURATURA PORTANTE
2.1. La muratura
2.2. L’ingranamento
2.3. Comportamento del pannello murario
2.4. Classificazione di edifici in muratura
2.4.1. Edifici di prima classe
2.4.2. Edifici di seconda classe
2.4.3. Edifici di terza classe
2.4.4. Edifici non ordinari
2.5. I puntoni diagonali

3. EDIFICI INTELAIATI
3.1. Generalità
3.2. La disposizione della struttura secondo due direzioni principali di pianta
ESEMPIO 3.1. Momento di inerzia di sezioni rettangolari
3.3. I collegamenti dei nodi
3.4. Effetto irrigidente dei tamponamenti
ESEMPIO 3.2. Puntone diagonale muratura
3.5. Piano debole
3.6. Gerarchia delle resistenze
3.7. Tipologie strutturali
3.7.1. Costruzioni in calcestruzzo armato
3.7.2. Costruzioni in acciaio
3.7.3. Costruzioni in legno

4. CENNI DI DINAMICA STRUTTURALE
4.1. Generalità
4.2. Concetti elementari di equilibrio dinamico
ESEMPIO 4.1. Determinazione del periodo proprio di un telaio ad 1 piano con traverso infinitamente rigido
4.3. Oscillazioni libere e smorzate
4.4. L’azione sismica e i suoi effetti

5. DIAGRAMMI DI SPETTRO
5.1. L’accelerazione sismica attesa al suolo
5.2. Spettri di risposta in accelerazione
5.3. Spettri di progetto
ESEMPIO 5.1. Applicazione dello spettro elastico all’oscillatore semplice
5.4. Periodo fondamentale di vibrazione T₁
ESEMPIO 5.2. Determinazione del periodo fondamentale di un edificio con USCGS
ESEMPIO 5.3. Determinazione del periodo fondamentale di un edificio con D.M. 14/01/1996
ESEMPIO 5.4. Determinazione del periodo fondamentale di un edificio con Housner
ESEMPIO 5.5. Determinazione del periodo fondamentale di un edificio con struttura in acciaio D.M. 14/01/2008
ESEMPIO 5.6. Determinazione del periodo fondamentale di un edificio con struttura in calcestruzzo armato D.M. 14/01/2008
5.5. Comparazione dei valori di T₁
5.6. Fattore di struttura
5.7. Regolarità strutturale
5.8. Utilizzo del foglio elettronico «Spettri-NTC»

6. DISTRIBUZIONE PLANIMETRICA DELL’AZIONE SIMICA
6.1. Generalità
6.2. Orizzontamenti infinitamente rigidi
6.3. Osservazioni sulle forme dei solai
6.4. Funzione del solaio infinitamente rigido nella distribuzione delle azioni sismiche
ESEMPIO 6.1. Ripartizione dell’azione sismica sui ritti
6.5. Eccentricità fra baricentro delle masse e baricentro delle rigidezze
6.6. Influenza dell’ipotesi di solaio infinitamente rigido nei modi di vibrare
6.7. Determinazione delle rigidezze di un ritto con l’ausilio dei fogli elettronici
ESEMPIO 6.2. Determinazione della rigidezza di un ritto
6.8. Determinazione del baricentro delle masse con l’ausilio del foglio elettronico
ESEMPIO 6.3. Determinazione del baricentro delle masse
6.9. Determinazione del baricentro delle rigidezze con l’ausilio del foglio elettronico
ESEMPIO 6.4. Determinazione del baricentro delle rigidezze

7. DISTRIBUZIONE DELLE AZIONI SISMICHE LUNGO L’ALTEZZA DEGLI EDIFICI
7.1. Il tagliante di base
ESEMPIO 7.1. Determinazione del tagliante di base
7.2. Distribuzione in altezza
7.3. Le combinazioni di carico in condizione sismica (SLD e SLV)

8. STUDIO DEI TELAI
8.1. Telai piani ad un grado di libertà
8.2. Esempio di soluzione di un telaio in calcestruzzo armato
8.2.1. Geometria e caratteristiche dei materiali
8.2.2. Carichi e massa sismica
8.2.3. Rigidezza del telaio nel piano xz
8.2.4. Periodo di vibrazione lungo x
8.2.5. Determinazione dello spettro di progetto orizzontale per SLD
8.2.6. Determinazione dello spettro di progetto orizzontale per SLV
8.3. Alcune considerazioni sul comportamento spaziale
8.4. Studio delle sollecitazioni nei telai piani
8.4.1. Generalità
8.4.2. Condizioni di carico verticali
8.4.3. Momenti sulle travi dovuti ai carichi verticali
8.4.4. Momenti sui pilastri dovuti ai carichi verticali
8.4.5. Condizioni di carico orizzontale
8.4.6. Tagli per condizioni di carico orizzontale
8.4.7. Momenti sui pilastri per condizioni di carico orizzontale
8.4.8. Momenti sulle travi per condizioni di carico orizzontale
8.4.9. Sforzi normali sui pilastri

9. ESEMPIO DI CALCOLO DI STRUTTURA IN CALCESTRUZZO ARMATO INTELAIATA (ANALISI LINEARE STATICA)
9.1. Generalità
9.2. Caratteristiche della costruzione e del sito di riferimento
9.3. Diagrammi degli spettri di risposta in termini di accelerazione
9.4. Carichi verticali
9.5. Predimensionamento dei pilastri
9.6. Predimensionamento delle travi
9.7. Valutazione delle azioni sismiche (Analisi Lineare Statica)
9.7.1. Periodo proprio di vibrazione T₁
9.7.2. Azioni sismiche taglianti ai vari livelli
9.7.3. Prima stima dei tagli sui pilastri
9.8. Organizzazione dei telai e sollecitazioni nei pilastri
9.9. Sollecitazioni nelle travi

10. ANALISI MODALI
10.1. Generalità
10.2. I modi di vibrare e loro combinazione
10.3. Partecipazione dei modi di vibrare
10.4. Modi di vibrare di strutture regolari
10.5. Esempio di analisi modale
10.5.1. Descrizione del modello
10.5.2. Periodi e modi di vibrare, masse partecipanti
10.5.3. Baricentri delle masse e baricentri delle rigidezze
10.5.4. Tagliante globale in analisi modale e comparazione con analisi lineare statica
10.6. Esempi di verifiche e confronti con il predimensionamento
10.6.1. Pilastri
10.6.3. Dettagli esecutivi delle travi
10.6.4. Valori delle sollecitazioni sulle travi
10.6.5. Verifiche per lo stato limite di danno

11. ALTRI TIPI DI ANALISI SISMICHE

11.1. Generalità

11.2. Analisi non lineare statica (pushover)

11.3. Analisi cinematiche

12. MURATURE DI TAMPONAMENTO
12.1. Generalità
12.2. Determinazione delle azioni sismiche agenti in un pannello in quota
ESEMPIO 12.1.
12.3. Verifica a pressoflessione
ESEMPIO 12.2.
12.4. Verifica della connessione al telaio
ESEMPIO 12.3.
12.5. Il meccanismo di puntone diagonale all’interno dei telai
12.5.1. Indicazioni di norma
12.5.2. Modello di calcolo del meccanismo puntone-diagonale
12.6. Rigidezza di un telaio tamponato e implicazioni concettuali
13. ESEMPIO 12.4. ELEMENTI NON STRUTTURALI
13.1. Danni sugli elementi non strutturali
13.2. Elementi non strutturali ed elementi secondari
13.3. Pareti, parapetti, mancorrenti

14. CONTENUTI E ATTIVAZIONE DELLA WEBAPP
14.1. Contenuti della WebApp
14.2. Requisiti hardware e software
14.3. Attivazione della WebApp
14.4. Assistenza tecnica sui prodotti Grafill (TicketSystem)