Condizione topografica

Anche per questa caratteristica la norma prevede un approccio semplificato per configurazioni superficiali semplici, come il caso di studio, e specifiche analisi per situazioni più complesse. Per un approccio di tipo semplificato propone il seguente prospetto:

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9.5. Spettro di risposta

Il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha elaborato un foglio di calcolo che permette ai progettisti di risalire allo spettro di risposta di progetto. Il foglio di calcolo si può reperire nel sito internet del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

Con l’ausilio del foglio di calcolo SPETTRO-NTC è possibile ricavare gli spettri di risposta rappresentativi delle componenti orizzontali e verticali delle azioni sismiche di progetto per il generico sito del territorio italiano. La definizione degli spettri di risposta relativi ad uno stato limite è articolata in 3 fasi, ciascuna delle quali prevede la scelta dei valori di alcuni parametri.

Fase 1: Individuazione delle pericolosità del sito; Fase 2: Scelta della strategia di progettazione; Fase 3: Determinazione dell’azione di progetto. Figura 9.4.1 - Categorie di sottosuolo

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9.5.1. Fase 1

Secondo la vecchia zonizzazione dell’Italia, in zone sismiche, il comune di Udine rientra nella zona 2 corrispondente ad un’accelerazione del terreno di 0,200-0,225 g, secondo l’istituto nazionale di geofisica e vulcanologia.

9.5.2. Fase 2

La scelta della strategia di progettazione si basa sulla definizione della vita nominale di progetto “VN” e sulla definizione del coefficiente d’uso della costruzione “Cu”.

La classe d’uso si riferisce alle persone che frequentano la costruzione in quanto c’è una gerarchia di importanza tra ambienti che contengono per esempio solo macchinari o attrezzi come i capannoni agricoli da quelli in cui invece c’è un maggiore numero di persone che frequentano la costruzione, esempio musei. In funzione della vita nominale e della classe d’uso si ottiene la vita di riferimento “Vr”, ovvero la vita equivalente che la

struttura deve avere in funzione della propria funzione svolta. Le azioni sismiche saranno valutate su questa vita di riferimento. L’edificio è classe d’uso IV.

La normativa in generale prevede quattro Stati Limite. Tuttavia per la tipologia di edificio in esame la norma prevede di verificare solo 3 Stati Limite:

– Stato Limite di Operatività, SLO; – Stato Limite di Danno, SLD;

– Stato Limite di Salvaguardia della Vita, SLV.

Per la verifica alla Stato Limite di Salvaguardia della Vita umana, SLV, lo stato ha stabilito una determinata importanza della vita umana e in funzione di questa stabilisce che la costruzione deve essere progettata in modo tale che la probabilità che la costruzione crolli si mantenga al di sotto del 10%. Per fare questa verifica bisogna considerare un periodo di ritorno del sisma di 475 anni, cioè si considera un periodo maggiore entro il quale si verifichi un sisma di intensità maggiore. Per la verifica allo Stato Limite di Danno, SLD, il legislatore impone che la struttura non subisca danni sproporzionati rispetto al costo iniziale della costruzione, ovvero è possibile che si verifichino dei danni ma entro certi limiti. L’azione sismica da considerare in questo caso è un’azione che ha

129 un’intensità minore rispetto allo SLV ma una maggiore probabilità che accada durante la vita della struttura.

Figura 9.5.1 - Spettro - Fase 2. Scelta dela strategia di progettazione

9.5.3. Fase 3

Definendo lo stato limite considerato, la risposta sismica locale e lo spettro di progetto elastico è possibile determinare lo spettro di progetto della componente orizzontale e verticale.

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Figura 9.5.2 - Spettro SLD

I tre andamenti riportati dal foglio di calcolo rappresentano:

- spettro di progetto, componente orizzontale (curva Nera); - spettro di progetto, componente verticale (curva Azzurra); - spettro elastico di riferimento (curva Rossa).

La differenza tra lo spettro elastico di riferimento (curva Rossa) e lo spettro di progetto, componente orizzontale (curva Nera) si deve agli effetti di amplificazione locale del sito. Infatti il foglio di calcolo modifica automaticamente i parametri Ss, Cc, che nel caso di

categoria A valgono entrambi 1.La stratigrafia del sottosuolo sul quale sorgerà l’edificio comporta un incremento dell’accelerazione del sito.

Per la componente verticale dell’azione sismica il valore di q utilizzato, a meno di adeguate analisi giustificative, è q = 1,5 per qualunque tipologia strutturale e di materiale. Per determinare lo spettro di progetto allo SLV è necessario definire il fattore di struttura dell’edificio.

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9.6. Fattore di struttura

9.6.1. Premessa

Nel caso la struttura abbia comportamento strutturale dissipativo, si distinguono due livelli di Capacità Dissipativa o Classi di Duttilità (CD):

- Classe di duttilità alta (CD”A”); - Classe di duttilità bassa (CD”B”).

La differenza tra le due classi risiede nella entità delle plasticizzazioni cui ci si riconduce in fase di progettazione. Si localizzano dunque le dissipazioni di energia per isteresi in zone a tal fine individuate e progettate, dette “dissipative” o “critiche”, effettuando il dimensionamento degli elementi non dissipativi nel rispetto del criterio di gerarchia delle resistenze. Poiché il comportamento sismico della struttura è largamente dipendente dal comportamento delle sue zone critiche, esse debbono formarsi ove previsto e mantenere, in presenza di azioni cicliche, la capacità di trasmettere le necessarie sollecitazioni e di dissipare energia.

Tali fini possono ritenersi conseguiti qualora le parti non dissipative ed i collegamenti delle parti dissipative al resto della struttura possiedano, nei confronti delle zone dissipative, una sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo in esse della plasticizzazione ciclica. La sovraresistenza è valutata moltiplicando la resistenza nominale di calcolo delle zone dissipative per un opportuno coefficiente di sovraresistenza gRd, assunto pari, ove non diversamente specificato, ad 1,3 per CD”A” e

ad 1,1 per CD”B” (NTC-Cap 7).

L’analisi lineare è quella che si affronterà in questo progetto e in presenza di elementi dissipativi come quelli in calcestruzzo armato che andremo ad analizzare, la resistenza delle membrature e dei collegamenti deve essere valutata partendo dal calcolo del fattore di struttura: si tratta di ridurre le forze agenti assorbite dalla struttura in regime elastico e demandare alla rimanente parte di energia dissipabile allo stato plastico dell’assieme strutturale sino a collasso mediante il capacity design. Il valore del fattore di struttura “q” da utilizzare per ciascuna direzione della azione sismica, dipende dalla tipologia strutturale, dal suo grado di iperstaticità e dai criteri di progettazione adottati e prende in

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conto le non linearità di materiale. Esso può essere calcolato tramite la seguente espressione:

q = q0 × KR

dove:

- qo è il valore massimo del fattore di struttura che dipende dal livello di duttilità

attesa, dalla tipologia strutturale e dal rapporto au/a1 tra il valore dell’azione

sismica per il quale si verifica la formazione di un numero di cerniere plastiche tali da rendere la struttura labile e quello per il quale il primo elemento strutturale raggiunge la plasticizzazione a flessione;

- KR è un fattore riduttivo che dipende dalle caratteristiche di regolarità in altezza

della costruzione, con valore pari ad 1 per costruzioni regolari in altezza e pari a 0,8 per costruzioni non regolari in altezza.

Per prevenire il collasso delle strutture a seguito della rottura delle pareti, i valori di q0

devono essere ridotti mediante il fattore kw:

- kw = 1 per strutture a telaio e miste equivalenti a telaio

- kw = 0,5 ≤ (1+a0)/3 ≤1 per strutture a pareti, miste equivalenti a pareti,

torsionalmente deformabili

dove a0 è il valore assunto in prevalenza dal rapporto tra altezze e larghezze delle pareti.

Nel caso in cui gli a0 delle pareti non differiscano significativamente tra di loro, il valore

di a0 per l’insieme delle pareti può essere calcolato assumendo come altezza la somma

delle altezze delle singole pareti e come larghezza la somma delle larghezze.

I massimi valori di qo relativi alle diverse tipologie ed alle due classi di duttilità

considerate (CD”A” e CD”B”) sono contenuti nella tabella seguente.

133 Per strutture irregolari in pianta, può essere adottato un valore di au/a1 pari alla media tra

1 ed il valore fornito dalla norma:

- strutture a telaio con più piani e più campate au/a1 = 1,3

Il valore di Kw in questo caso è uguale a 1 e il valore di KR è pari a 0,8 e pertanto il fattore

di struttura “q” assunto per l’edificio in esame è 2,76 in quanto si assume au/a1 = 1,15.

9.6.2. Spettro di risposta, SLV

Lo spettro di progetto che si ottiene nel caso in esame con l’impiego del fattore di struttura

q ovvero imponendo tale valore pari ad 2,76, per la categoria di sottosuolo C, è riportato

nella figura sottostante. Si può notare che viene generato selezionando spettro di risposta anelastico e irregolarità in altezza.

E i parametri indipendenti e dipendenti relativi sono:

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9.7. Combinazioni di carico

Prima di analizzare la modellazione in MIDAS dell'edificio, si riportano le combinazioni di carico che verranno successivamente inserite nel programma. Si è fatto riferimento al capitolo 2.5 delle NTC 2008.

· Combinazione fondamentale, generalmente impiegata per gli stati limite ultimi (SLU):

γG1ڄG1 + γG2ڄG2 + γPڄP + γQ1ڄQk1 + γQ2ڄψ02ڄQk2 + γQ3ڄψ03ڄQk3 + …

· Combinazione caratteristica (rara), generalmente impiegata per gli stati limite di esercizio (SLE) irreversibili, da utilizzarsi nelle verifiche alle tensioni ammissibili:

G1 + G2 + P + Qk1 + ψ02ڄQk2 + ψ03ڄQk3+ …

· Combinazione frequente, generalmente impiegata per gli stati limite di esercizio (SLE) reversibili:

G1 + G2 +P+ ψ11ڄQk1 + ψ22ڄQk2 + ψ23ڄQk3 + …

· Combinazione quasi permanente (SLE), generalmente impiegata per gli effetti a lungo termine:

G1 + G2 + P + ψ21ڄQk1 + ψ22ڄQk2 + ψ23ڄQk3 + …

· Combinazione sismica, impiegata per gli stati limite ultimi e di esercizio connessi all’azione sismica E:

E + G1 + G2+ P + ψ21ڄQk1 + ψ22ڄQk2 + …

Per quanto riguarda i coefficienti ψji, si è fatto riferimento alla tabella riportata nelle NTC

2008; di seguito si trova l'estratto della norma e la tabella che riassume i valori da noi utilizzati:

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Riportiamo ora una tabella che sintetizza le combinazioni di carico:

Combinazioni di carico EX EY G1 G2 Qneve Qvento Qfolla

Carichi verticali massimizzati combinazione favorevole

Neve dominante - - 1,3 1,5 1,5 0,9 1,05

SLU Vento dominante - - 1,3 1,5 0,75 1,5 1,05

Esercizio dominante - - 1,3 1,5 0,75 0,9 1,5 SLV Combinazioni sismiche X1 1,0 0,3 1,0 1,0 - - 0,3 X2 1,0 -0,3 1,0 1,0 - - 0,3 X3 -1,0 0,3 1,0 1,0 - - 0,3 X4 -1,0 -0,3 1,0 1,0 - - 0,3 Y1 0,3 1,0 1,0 1,0 - - 0,3 Y2 -0,3 1,0 1,0 1,0 - - 0,3 Y3 0,3 -1,0 1,0 1,0 - - 0,3 Y4 -0,3 -1,0 1,0 1,0 - - 0,3

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