Calcolo e verifica sismica delle strutture in muratura

Seconda edizione aggiornate alle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 17 gennaio 2018 e alla Circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019

Manuale teorico-pratico, con software incluso, per il calcolo e la verifica degli edifici di muratura ordinaria in zona sismica ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 17 gennaio 2018 e relativa Circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019, recante «Istruzioni per l’applicazione dell’Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018».

L’analisi del calcolo in zona sismica è sviluppata a partire dal calcolo dell’accelerazione sismica di progetto e prosegue fino al calcolo delle sollecitazioni sui traversi/architravi.

Sono delineate due tipologie di calcolo: quello di verifica per le strutture cosiddette «vecchie» e quello di progetto per le strutture «nuove».

Per il calcolo della struttura sono definiti due modelli strutturali diversi: il modello shear type e il modello a mensola.

L’analisi sismica è condotta tramite l’analisi statica lineare.

Il testo si configura, per il Lettore, come una guida per la verifica dei singoli elementi strutturali a: pressoflessione e taglio nel piano, pressoflessione per azioni ortogonali alle pareti, verifica degli spostamenti, calcolo delle massime sollecitazioni sul terreno di fondazione, calcolo delle sollecitazioni massime sui traversi/architravi.

Nei vari capitoli di cui si compone il testo, è sviluppato un esempio svolto manualmente, a partire dal calcolo dell’accelerazione sismica, che guida il Lettore passo dopo passo nello sviluppo completo del calcolo.

NOTE SUL SOFTWARE INCLUSO

Il software incluso sviluppa il calcolo e la verifica degli edifici di muratura ordinaria in zona sismica, con riferimento alle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 17 gennaio 2018 e alla relativa Circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019, attraverso i seguenti step: Dati generali struttura, Caratteristiche meccaniche muratura, Analisi dei dati sismici, Dati geometrici dei setti, Analisi dei carichi sismici, Analisi dei carichi sui setti, Ricerca baricentro delle masse, Ricerca baricentro delle rigidezze, Forze e taglianti di piano, Distribuzione forze sismiche sui setti, Verifiche a pressoflessione nel piano, Verifiche dei setti a taglio nel piano, Verifiche a pressoflessione per azioni fuori piano, Spostamenti della struttura, Tensioni sul terreno di fondazione, Calcolo sollecitazioni sui traversi.

Il software stampa anche la relazione tecnica per modello a mensola o per modello shear type. È possibile creare i disegni (in formato .dxf) in pianta e in alzato della struttura inserita, debitamente quotata. Il software crea anche lo spettro di risposta elastico della struttura (in formato .dxf). Per il calcolo dell’accelerazione sismica di progetto, che calcola anche per i siti di cui all’allegato B2, non è richiesto l’ausilio di altri software. Il numero massimo di setti/maschi inseribili nella struttura, orientati nelle due direzioni principali, è di cinquanta per piano. Non sono considerate le murature armate.

REQUISITI HARDWARE E SOFTWARE

Processore da 2.00 GHz; MS Windows Vista/7/8/10 (è necessario disporre dei privilegi di amministratore); MS.Net Framework 4+; 250 MB liberi sull’HDD; 2 GB di RAM; MS Word 2007+; Accesso ad internet e browser web.

AUTORE

Stefano Cascio, ingegnere libero professionista, è autore di manuali e software per il calcolo strutturale di edifici in muratura e muri di sostegno. Con la casa editrice Grafill ha già pubblicato: Solai e tetti in legno lamellare e massiccio (2019), Guida alla certificazione energetica degli edifici (2016), APE e certificazione energetica degli edifici (2016), Solai X-Lam (2015), Consolidamento solai di legno (2014), Tettoie di legno e consolidamento solai di legno (2013), Scale, progetto e calcolo delle scale di cemento armato (2012).

INDICE

PREMESSA E QUADRO NORMATIVO

Quadro legislativo

I COMPONENTI DELLA MURATURA
1.1. La malta
1.1.1. Malte a prestazione garantita
1.1.2. Malte a composizione prescritta
1.1.3. Malte prodotte in cantiere
1.2. Elementi resistenti in muratura
1.2.1. Elementi resistenti naturali
1.2.2. Elementi resistenti artificiali
1.3. Resistenza a compressione di elementi resistenti naturali e artificiali
1.4. Resistenza caratteristica a taglio di elementi resistenti naturali e artificiali in assenza di sforzo normale
1.5. Resistenza caratteristica a taglio di elementi resistenti naturali e artificiali in presenza di sforzo normale
1.6. Moduli di elasticità secanti
1.7. Resistenze di progetto
1.8. Applicazione numerica

EDIFICI ESISTENTI
2.1. Parametri meccanici ed elastici
2.2. Fattore di confidenza
2.3. Resistenza caratteristica a taglio in presenza di sforzo normale

EDIFICI REGOLARI
3.1. Regolarità in pianta
3.2. Regolarità in altezza
3.3. Pesi propri dei materiali strutturali
3.4. Carichi permanenti non strutturali
3.4.1. Elementi divisori interni
3.5. Carichi variabili
3.5.1. Carichi variabili orizzontali
3.5.2. Classificazione delle azioni
3.6. Caratterizzazione delle azioni elementari
3.7. Combinazioni delle azioni
3.8. Azioni nelle verifiche agli Stati Limite
3.9. Azioni della neve
3.10. Valore caratteristico del carico neve al suolo
3.11. Coefficiente di esposizione
3.12. Coefficiente termico
3.13. Carico neve sulle coperture
3.14. Coefficiente di forma per le coperture

AZIONE SISMICA SULLE STRUTTURE
4.1. Accelerazione sismica
4.2. Tempo di ritorno
4.3. Categorie di sottosuolo
4.4. Condizioni topografiche
4.5. Spettro di risposta elastico in accelerazione delle componenti orizzontali
4.6. Fattore di comportamento
4.7. Fattore di struttura (§§ 7.31 e 7.8.1.3 NTC 2008)

ANALISI STATICA LINEARE
5.1. Generalità
5.2. Applicabilità agli edifici di muratura

EDIFICIO IN MURATURA
6.1. Regole costruttive
6.2. Costruzioni semplici

PARETE DI MURATURA
7.1. Fasce di piano
7.2. Schemi strutturali
7.3. Pareti resistenti al sisma
7.4. Snellezza delle murature
7.5. Rigidezza dei setti

RIPARTIZIONE DELLE AZIONI ORIZZONTALI TRA LE PARETI
8.1. Impalcato rigido estensionalmente
8.2. Impalcato deformabile estensionalmente
8.3. Azioni sulle pareti ortogonali alla direzione del sisma

VERIFICHE DI SICUREZZA SISMICHE
9.1. Pressoflessione nel piano
9.2. Taglio
9.3. Domini di resistenza della muratura non armata

ECCENTRICITÀ DEI CARICHI
10.1. Pressoflessione fuori piano

VERIFICHE AGLI STATI LIMITI DI ESERCIZIO
11.1. Spostamenti della struttura
11.2. Verifiche degli elementi strutturali in termini di contenimento del danno agli elementi non strutturali

FONDAZIONI
12.1. Verifiche agli Stati Limite Ultimi (SLU)

12.2. Sollecitazioni nei traversi

INSTALLAZIONE DEL SOFTWARE INCLUSO
13.1. Note sul software incluso
13.2. Requisiti hardware e software
13.3. Download del software e richiesta della password di attivazione

13.4. Installazione ed attivazione del software

MANUALE DEL SOFTWARE INCLUSO
14.1. Menu «File»
14.1.1. Nuovo calcolo
14.1.2. Apri calcolo esistente
14.1.3. Salva progetto con nome
14.1.4. Stampa
14.1.5. Anteprima di stampa
14.2. Menu «Parametri sismici»
14.2.1. Caratterizzazione sismica
14.2.2. Fattore topografico e stratigrafico
14.2.3. Periodo fondamentale di vibrazione
14.2.4. Fattore di struttura secondo le NTC
14.2.5. Spettro di risposta
14.3. Menu «Analisi dei carichi»
14.3.1. Solai intermedi
14.3.2. Copertura
14.3.3. Balconi e aggetti
14.3.4. Muri di coronamento
14.4. Menu «Dati edificio»
14.4.1. Dati generali della struttura
14.4.2. Caratteristiche di resistenza della muratura
14.4.3. Dati geometrici dei setti
14.4.4. Carichi sui setti
14.4.5. Dati dei traversi/architravi
14.5. Menu «Elaborazioni»
14.5.1. Calcolo
14.5.2. Costruisci file.dxf

RELAZIONE TECNICA PER STRUTTURA CON MODELLO SHEAR TYPE

RELAZIONE TECNICA PER STRUTTURA CON MODELLO A MENSOLA

Esempio di calcolo n. 1

Esempio di calcolo n. 2