A mia mogl ie A les sand ra
I ND IC E 3 I. I
I
NDICE
n troduz ione ... ... 6 II . Org aniz za zi one del tes to ... ... 7 Part e P ri m a ... ... 8 1. Stor ia d el la c la ssi fi caz ione sism ica ita liana ... ... 8 1.1 Prem essa ... ... 8 1.2 1909 – 198 4: d u e da te im porta nt i ... ... 8 1.3 Dal 1984 al 2003 ... ... 13 1.4 Dal 2003 ad og g i... ... 16 2. Ev oluz ione de lla norm ativ a tecn ic a ... ... ... 19 2.1 Prem essa ... ... 19 2.2 Le pr im e Norm e T ecni che in m ateria si sm ica ... 19 2.3 Le Leg g i sism iche da l 197 4 ad og g i ... .... 26 3. Inquadram ento norm ativ o p er l a v alut az ione deg li e d if ic i e sis ten ti in c.a. ... 33 3.1 Prem essa ... ... 33 3.2 Pres taz ion i deg li ed if ici es is ten ti ... ... 33 3.3 La v alutaz io n e d i s icu rez za ... ... 36 4. Conclu sion i e cenn i su l c o n v enz ionalism o del ca lco lo s tru ttu ra le ... 40 Parte Seco nda ... ... 42 5. Prem essa ... ... 42 6. Com portam ento g lobale di stru tture a pa re ti si sm o -resi sten ti ... .. 44 6.1 Anali si d el com portam ento di pa re ti sn elle (s lend er wa lls) ... 44 6.2 Anali si d el com portam ento di pa re ti toz ze (squa t wa lls ) ... 44 6.3 Anali si d el com portam ento di pa re ti accop p ia te (cou ple d wall s) ... 45 6.4 Com portam ento g lobale di pare ti di c ont rov ento sol ida li a te la i or tog onal i ... 55 7. Anali si d el la capa ci tà res is tente di st ru ttur e a p are ti si sm o -resisten ti ... .. 57 7.1 Anali si d el la capa ci tà res is tente del le p ar et i sn el le (s le n d er wa ll s) ... 57 7.1.1 Resis tenz a a fl ess ion e ... ... 59 7.1.2 Dutt il ità e i n st abi lità ... ... 61 7.1.3 Resis tenz a a tag lio ... ... 64 7.2 Anali si d el la capa ci tà res is tente del le p ar et i toz ze (sq u at wal ls ) ... 65 7.2.1 Resis tenz a a fl ess ion e ... ... 67 7.2.2 Resis tenz a a tag lio ... ... 67 7.3 Anali si d el la capa ci tà res is tente del le p ar et i ac copp ia te (coup led wa lls) ... 73 7.3.1 Resis tenz a a tag lio de ll e t ra v i di acc opp iam ento ... . 75 8. Norm ativ a ine ren te l a pr og ett az ione d i s tr u ttur e a pa re ti si sm o -resis ten ti ... 77 8.1 Norm e T ecn ich e pe r l e Cos truz ion i N T C2008 e Ci rc. 6 17/200 9 ... 77 8.2 Norm ativ a europ ea Eu roco dice 8 ... .... 81 8.3 Norm ativ a am ericana A.C.I . 318 ... ... 82 9. Com portam ento di e lem ent i in par ete so tt ile a se zi one cir col are cav a ... 86 9.1 Prem essa ... ... 86 9.2 Resis tenz a a tag lio ... ... 87 9.2.1 Mode ll i “EC2” e “FE M A” ... ... 87 9.2.2 Mode llo “UCB” ... ... 88 9.2.3 Mode ll i “UCSD-OR IG ” e “UCSD -MOD” ... 88 9.3 V alut az ione in m eri to a lle c ondiz ion i di co lla sso ... 89 10. Meto di d i a n al is i de ll e so ll ec it az ioni in st rut tur e a p are ti si sm o -resis ten ti ... . 91 10.1 Approcc io a lle f o rz e – A n a lisi Mod a le ... 91 10.2 Moda l Push ov er Analy si s ( M .P.A.) ... .... 99 10.3 Approcc io ag li spo st am enti – Dir ect D isp lac em ent Ba sed Des ig n ... 102 11. Cenni in m erit o a s is tem i a v anz ati di p ro tez ione si sm ica de ll e st ru ttu re ... 10 7V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 4 11.1 Approcc io e n erg et ico de l p robl em a ... ... 107 11.2 I sola m ento si sm ico ... ... 109 11.3 Diss ipaz ione ene rg eti ca ... ... 112 11.3.1 Diss ipa tor i di pend ent i da ll o spos tam ento ... ... 113 11.3.2 Diss ipa tor i di pend ent i da ll a v iscosi tà ... ... 115 11.3.3 Tipol og ie di dis sip ato ri ... ... 116 Parte T erz a ... ... 120 12. Prem essa ... ... 120 13. D o cum entaz ione d ispo n ib il e e de scr iz ione del l’ o rg ani sm o ediliz io ... 121 13.1 Docum entaz ione d ispo n ib il e ... ... 122 13.1.1 Docum enti r eper iti p er la p art e g eolog ica ... ... 123 13.1.2 Docum enti r eper iti p er la s trut tur a ... ... 126 13.2 Descr iz ione d el l’o rg anism o edi liz io ... .... 126 13.3 L’org ani sm o stru ttu ra le i n prog etto ne ll ’anno 1985 ... 128 13.5 Princ ip i g ener al i di funz ion am ento del l’ edi fi cio ... 1 32 13.6 Anali si d ei car ich i ... ... 134 13.7 Az ione si sm ica di ri fer im ento ... ... 138 13.8 Liv ello d i c onos cenz a e Fa ttore di conf ide n za ... 1 40 14. Consid eraz ion i in m erit o al la v eri fi ca s ta tica d el fabb ri cato ... .... 144 14.1 Prem essa ... ... 144 14.2 V eri fic a deg li im palca ti di piano ... ... 144 14.3 V eri fic a de ll e s tru ttu re m et all ich e v ert ica li ... ... 153 14.4 V eri fic a de ll a t rav e a c asso ne a quo ta 11.68 m etr i ... 15 5 14.5 V eri fic a deg li el em enti in c .c.a. ... ... 158 14.6 Consid eraz ion i ine ren ti al le fondaz io n i ... ... 163 14.7 Consid eraz ion i fin al i in m eri to al l’ ido n ei tà st at ica d el f abbr ica to ... 165 15. Anali si d el le fre quenz e p ro p rie de lla st ru ttu ra ... ... 166 15.1 Consid eraz ion i p re lim inar i ... ... 166 15.2 Mass e s ism iche e rig idez za del s is tem a ... .. 167 15.2.1 Anali si d el le m asse ... ... 167 15.2.2 Anali si d el le rig idez ze ... ... 171 15.3 Mode ll i ad el em enti fin iti ... ... 173 15.3.1 Mode llo B eam ... ... 173 15.3.2 Mode llo P la te ... ... 178 15.3.3 Mode llo g lob al e de ll a st ru tt ura c ont enut o ne lla v erif ic a eseg uit a ne l 199 0 ... 181 15.3.4 Confron to tr a m odell i di ca lc olo ... ... 184 16. Anali si sism ica del la st rut tu ra co n spe ttr o d i r isp ost a ... ... 188 16.1 V alid az ione d el m odel lo ... ... 188 16.2 Determ inaz ion e de ll e so lle citaz io n i ... ... 189 16.2.1 Soll eci taz ion i ne lle t o rr i d i cont rov entam ento ... .. 191 16.2.2 Soll eci taz ion i neg li ac copp ia tor i s ism ici ... ... 197 17. Anali si d el la capa ci tà res is tente del la st rut tu ra ... ... 199 17.1 Calco lo de l Mom ento Res is ten te M Rd del le to rr i di con trov entam ento ... 199 17.2 C alco lo de l Tag lio R es is ten te V Rd de ll e to rr i d i con trov entam ento ... 212 17.3 Capaci tà re sis ten te d eg li a cc oppi ato ri si sm ici ... 216 17.4 Capaci tà re sis ten te d el la tor re d i con trov en to 11 a quo ta 37.16 m etr i ... 217 18. Determ inaz ion e de ll ’ac cel er az ione si sm ica di col las so ... .... 220 18.1 V eri fic a a fl ess ione dev iat a all a ba se de ll e t o rr i d i co nt ro v ento ... 220 18.2 V eri fic a a tag lio al la b ase d ell e to rr i d i con tr o v ento ... 221 18.3 V eri fic a de ll a to rr e di con tr o v ento n. 11 a quo ta 37 ,16 m etri ... 222 18.4 V eri fic a deg li ac copp iat o ri sism ici ... ... 223 18.5 Conclu sion i in m erito ai ri su lt at i ot te n u ti ... .... 224 19. Ipotesi di sos tit uz ione deg li accop p ia to ri s ism ici ... ... 225
I ND IC E 5 19.1 Mode llaz io n e a ccopp ia tor i esis ten ti con rig id ez za fini ta ... 226 19.2 Mode llaz io n e s tr u ttur a con nuov i acco ppi ato ri sism ic i ... 227 19.3 T em p i di in te rv ento su ll’ im m obile ... .... 229 20. Consid eraz ion i in m erit o al la du tt il it à de l s is tem a ... ... 231 20.1 Possi bi li tà d i sv il uppa re an ali si n on l ine ar i ... ... 231 20.2 Stim a del la qu al it à de ll a co struz io n e a ttr av ers o l ’ut il iz zo del “ DDBD ”. ... 234 21. Conclu sion i ... ... 239 A lleg ato A . E lab ora ti ese cu tiv i e sis ten ti de ll ’ed if ici o s o tto pos to a v er if ica di v u ln erab il it à s ism ica
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 6 I. Int roduz io n e Per quanto ri g u ar da le co struz ioni in cong lo me ra to c em en tizio a rma to g ett at o in ope ra , i sistemi strutturali più comunemente utilizz ati s
ono quelli a telaio, a
set ti portanti o un a com b in az ione di ent ram bi . A partire da g li anni ’60, numerosissimi son o sta ti g li stud i re la ti va me nte a l co mporta me nto sismic o di strutture in c .a . a te la io . L o
stesso si può afferm
are pe
r le costruz
ioni costituite da pare
ti miste a telai. In particolar e, l’ar g o mento della progettaz ione sismi ca di tali tipol og ie di e d ific i ha se mpre rig u arda to sopra ttutto gli e d ific i a lti ne i qua li, e v ide n te me nte , l’impieg o de lle pare ti
avveniva allo scopo di li
mita rne la elev ata defo rm abilità. Il c o mporta m ento sismic o di strutture re aliz za te i n te ra me nte a pare ti portanti in c .a . è
stato meno studiato neg
li anni, nonostante si si a osservato ch e edifici r ea lizz ati mediante ta li siste m i struttura li a bbia no mostra to, in g ene ra le , prege voli risorse di re siste n za ne i confront i di t err em ot i anche di el ev at a i n te nsi tà . Ne g li ultimi 15 an
ni, infine, l’ing
eg
n
er
ia sismica si sta incentrando
sull’approfondimento del
le risorse
di tipolog
ie
costruttive di cui si è sempre fatto lar
g o uso in pa ssa to (tipic am en te n ei pa es i de ll’Eu ropa c ont ine n ta le , in Ame ric a la ti na , neg li USA e anche in Italia), ma d elle quali manc avano ad eg u ate conos cenz e sci en tific he rel ativamente al loro comportamento in z ona sismica. Parallelamente all’ap p ro
fondimento delle conoscenz
e del comportamen to in zo n a
sismica dei sistemi strutt
urali anz i detti si sta prog re dendo nella conosc en za e quindi nella consapevolez za della p ericolosità sismica del territorio, g raz ie a n uove forme di classificaz ione sismica d ello
stesso. Questi nuovi
criteri hanno comportato l’aumento delle zone c onside ra te a “ risc h io sismic o” . Un e se m pio su tutti, la Re g ion e Emilia -Romag na n el
2003 ha visto il suo terr
itorio re g ionale p assar e da circ a ¼ ad oltre ¾ cl assificato come
sismico, con la conse
guenz a che, oltr e alle n uove costruz ioni che d evono comunque atte ne rsi a reg o le di pro g etta zione mira te a g ara nt ire la sic u re zza , a n ch e tutti g li inte rve n ti
sul patrimonio ediliz
io esistent e devono essere p ensati e rea liz za ti considerando l ’az ione sismica di prog etto. In
fine, ciò ha comporta
to la ne ce ssità di a ttua re ve rific h e de lla sicurez za di quelle costr u zi
oni esistenti che in
ca so di stati di em er g enz a devono g arantire la loro ope ra tività .
O R G A N IZ Z A Z IONE DE L T E ST O 7 II. O rg a n izza zi o n e d el te st o Al fine di meg lio illustrar e la rice rc a condotta, il te sto è orga niz za to come seg u e: Ne lla pr im a par te s arà riportata una d escriz ione de i cri te ri di z onaz ione si sm ica che
hanno interessato il terr
itorio naz ionale e le prin cipali e voluz ioni che si
sono avute nel
corso de
g
li anni.
S
aranno poi introdotti
i
princi
pali aspetti normativi inerenti
le verifiche di sicurezza de l pa trimonio e d ilizio e siste nte , c on pa rtic olare ri fe rime nto a lle strutture in c .a . Ne lla sec o nda par te v erra nno e sa m ina te le p rinc ipa li tipolog ie di p are ti
sismo-resistenti adottabili nella
progettaz ione di edific i e saranno pr esentate le ca ratteristiche ch e le strutture a pa reti po rtanti in c.a. devono p o ssedere per ché si pos sa ottener e una progettaz ione “ottimale”
dal punto di vista si
smico con rife
rimento, a n che, a qu anto richiesto dalla no rmativa tecnic a vi g ente. Ve rra nno infine es aminate, at traverso l’ analisi de llo sta to de ll’a rte , a n ch e le pa re ti struttura li a v en ti se zione c irc ola re .
Sempre in questa parte verra
nno poi trattati i
principali metodi di analisi delle sollecitaz ioni ut ili zz abili
per edifici in c.a.
con pareti sismo-resi
stenti. I n fine sa ranno pre se n ta ti al cuni ce nni sui me todi di dissipa zione de ll’e n er g ia a ttr averso l’utilizzo d i accoppiatori e smorz atori sismici. Ne lla te rza p a rt e ve rra n no disc ussi i risulta ti otte nuti da lla ve rif ic a sismica de lla Se de istitu zi onale della Re g ione Emilia-Roma g na e saranno proposti al cuni metodi di mig lior ame nto/a d eg u ame
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Parte Prima
1. Stor ia de lla c lassific a zi o n e sism ic a italiana 1.1 P rem es sa Og ni otto anni me dia m ente in Ita lia si v erific a un terr emoto con conse g ue nz e da g ravi a c atastrofich e. Qu esto c o mporta, per i g o v erni ch e si suc cedono nel temp o, la n ecessità di front eg g iar e l 'em er g enz a e l a ri cost ruz ione, m a an che di el abor are una st rat eg ia di di fes a da i te rre moti. L o strume nto di dife sa a dotta to fino a d og g i in Ita lia è inc en tra to sulla norma tiva sismica, che predisponei requisiti antisismici adeg
u ati per le nuov e costruz ioni in determinate z
one del Paese; l'
altra possibile difes
a può avvenire attrav ers o l' intervento sul pa trimonio e d ilizio g ià e siste nte , ope ra zione c h e d eve e ss ere a rtic ol at a a valle di c o mple sse va luta zioni soc io-e cono mic h e, de nomina te a n al is i di risc hio, in diffusion e solo neg li ultimi anni. 1.2 1909 – 1984: due date im por tanti L e due dat e che compai
ono nel titolo corrispondono ad un punto di parte
n
za
e ad un
punto di arrivo nella stori
a de
lla classific
az
ione sismica
del territorio naz
ion
ale.
Il 28 dicembre 1908 il terremoto di Regg
io Cala bria e Messina provocò la morte d i circa 80.000 pe rsone, m anifestandosi com e l’ev en
to sismico più catastro
fico occo
rso dai
tempi dell’unità naz
iona
le. Esso provocò
un de
ciso impeg
n
o
dello Stato ad ope
rar e in pre v en zione rispe tto a l terre moto. Ve nn er o c o sì tra dotte in le gge le e sp erienze ma tura te in am bito sc ie ntific o e ne lla te cn ic a de lle c o struzioni a n ch e a se g u ito di pre ce de nti te rre moti. F u così eman ato il Reg io Decr eto 18 aprile 1909 n.193 che ele n cav a qual che c entinaio di Comuni in Sicilia e Ca labria ( F ig ur a 1.1) nei q u ali era posto l’obblig o di rispettare le norme tecni che, espress e dallo stesso Re g io Decr eto pe r l’ edificaz ione delle nuove co struzioni e pe r la ripa ra zione di que lle da nne g g ia te . L e norme e sc lude vano la possibi lità di edifica re su
siti inadatti (terr
eni paludos i, franosi, molto a cclivi), consentivano di edificar e nuov e costruz ioni solo con sp ecifich e tecnolog ie (m ur atura sq uadrata e listata,
telai) e imponevano il ris
p etto di dettag liate re g o le costru
ttive (cordoli, sbal
zi , strutture non sping enti). L e no rme , in oltre , limita va no l’a lte zz a deg li e d ific i, spe ci al me nte di que lli c h e ogg i definir emmo a pa rticolare rischio pe r l’ u so che ne veniva f atto o strateg ici e prescrivev ano di conside rare fo rz e statiche or iz zo ntali e verticali pr oporz
ionali ai pesi, per
te ne re c onto deg li e ffe tti de ll’a zione sismic a.
P AR T E P RI M A 9 Figu ra 1.1 – C la ss if ic a zi on e s ism ic a R D 542/1 9 0 9 A partire d a quel Re g io Decr eto, si inau g u rò la classificaz ione e si avviò l a produz ione di norm at iv a si sm ica ch e avrebbe i n se g u ito re cepito neg li a g g iornam enti l’avvento d i nuove tecni che costruttive e lo svilupparsi d ello “ stato d ell’arte ” n ella s cienz a e tecnic a delle costruz ioni. Il 13 G ennaio 1915 il te rremoto di Avez za no, c on le sue circ a 32000 vi ttime, died e orig ine ad una nuova classificaz ione sism ica
introdotta con Reg
io D ecreto 573/1915 ( Fi g u ra 1.2
). Vale la pena inoltre di
ricordare un
ulteriore conse
g
uenz
a di questo sisma che
fu il D. L . 1526 d el 191 6, con il quale venne ro quantificate le fo rz e sismiche e la loro distribuzione lung o l’a lte zza de ll’e d ific io. Figu ra 1.2 C la ss if ic a zi o n e s ism ic a R D 573/1 9 1 5 A seg u ito de g li ev enti de lla Valtiberina ( 26 Aprile 1917), Mugello (29 Giug no 1919) e Garf ag nana (07 Settembr e 1920) fu emanato il Reg io De creto n. 431
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 10 ve nne ro introdotte due c at eg orie sismic he a diffe re n te pe ric o losità (la I° e la II °) e la conse g uente applicaz ione di di verse fo rz e si sm ic he i n ci as cuna di esse ( F igura 1.3). Figu ra 1.3 – C la ss if ic a zi on e s ism ic a R D 431/1 9 2 7 Successivamente, dopo ulteriori diverse c alamità (Friuli, Ir pinia, Mar ch e, Maiella), arrivò il Reg io Dec reto n . 640 del 1935 (F ig ura 1. 4) che rapp resentò per di versi aspetti un
deciso passo avanti, con l’emanaz
ione di sp ecifiche direttive tecniche e co n l’obblig o per i Comuni di a ppronta re p ropri reg o la me nti ed ilizi. Alc une di ta li dire ttive rig u arda v ano la limita zi one de lle a lte zz e deg li e d ific i in funzione de lla la rg h ezza de lle stra de e l’inna lza m en to de lle a lte zze ma ssi me pe rme sse in funzione de lle te cnolog ie c o struttive , il dimensionamento delle strutture i n cem ent o ar m at o , l a defi ni zi one del le forz e si sm ic he g loba li e la p re scrizione di c onside ra re il c o mporta me nto g lob al e de lle s trutture a te la io secondo la teori a dei sistem i iperstatici elastici. Figu ra 1.4 – C la ss if ic a zi on e s ism ic a R D 640/1 9 3 5
P AR T E P RI M A 11
Nel corso della
II Gu err a Mondiale e ne l primo dopog ue rra v en g ono inseriti in z o n a sismica alcuni
comuni, ma altri ven
g ono de cl ass ificati per favo rire lo sviluppo economico. L a d eclassific az ione interessò anche
comuni che, ad ogg
i, s
ono stati riclassificati e inseriti
nella “z ona 2 ”. L a class ificaz ione con l a le gg e 1684 del 1962 assume l a confo rmaz ione sotto riportata (F ig ura 1. 5). C
on essa, almeno nelle intenz
ioni, le norme sis m ic he venivano
applicate ai Comuni ‘sog
g
etti ad intensi movi
men
ti sism
ici’ e non più
solo
a quelli colpiti
dal terr
emoto. Si introduceva, inoltr
e, la possibi lità di c onsidera re a zioni sismic he ridotte in presenz a di situaz ioni g eolog iche e morfolo g ich e part ic ol arm ent e fa vo revo
li. Venivano poi
rivisti i limi ti de lle a lte zz e de g li e d ific i in funzio ne de lla loro tipolog ia c o struttiva e de lla la rg h ezza de lle stra de . Figu ra 1.5 – C la ss if ic a zi on e s ism ic a L . 168 4/1 9 6 2
Il sisma del 15 Gennaio 1968 che si abbatté
sull
a valle del B
elice provo
cando circ
a
370 morti mise dramma
ticamente a nudo lo stat o di arr etratez za in cui vivevano quelle
zone della Sicilia occidentale.
Di conseg
u
enz
a nel 1974, con
l’emanaz
ione della legge n.
64 vie n e posta una pie tra milia re n el pe rc orso de lla norma tiva , no n solo sismic a, attua lme nte vig ent e; e ssa infa tti sta b ilisc e a lc uni princ ipi g ene ra li, a n ch e di c ar atte re tecnico, ma sopr attutto affida ad appositi Dec re ti ministeria li il compi to di disciplinare, sotto il profilo de lla sic u re zza , i d ive rsi se ttori de lle c o struzioni, g ara nte n d o inoltre un più agevole a g g iornam ento successivo
delle norme stesse.
Così, neg
li anni seguenti, sono state
prodotte norme tec n ic he re la tive ad e d ifi ci, pon ti, dig h e e a lle ind ag ini sui te rre ni di fondaz ione, senz a dov er ricorre re allo strume nto della L egge. Con il Dec reto Ministeriale
n. 40 del 03/03/1975 venivano introdotte re
g o le di prog etto pe r struttur e in c.a., c. a.p. e acciaio, si dava la possib ilità di effettua re an alisi dinamica e si modi ficav ano i coe fficienti di contemporaneità d elle az ioni.
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 12 Figu ra 1.6 – C la ss if ic a zi on e s ism ic a 1963-19 75 Sempre con la le gge n. 7 4 de l 1964 fu previsto un
sistema di controlli e di repressione
del le vi ol az ioni part ic ol ar m ent e i n ci si vo nel le z o ne si sm ic he, l a cui effi caci a t u tta vi a si è progressivamente ridotta a seg u
ito della possi
bilità intr odotta dalla L egge 741/81 di sne llire le proce dure di controllo a ttra v er so me tod i a c am pione . Anche n el set to re d el la c lassi fi caz ione, i l cam bi am ent o deci si vo avvenn e con l a L egge del 2 febbr aio 1974, la
quale stabilì che la
cl
as
sificaz
ione sismica del territorio italiano
doveva proced
ere sulla base di
comprovate moti vaz ioni tecn ico scientifi che e rimandò a “d ec re ti de l Ministro pe r i L avo ri Pubblic i e m an at i di conce
rto con il Ministro per l
'In te rno, sentiti il Consig lio Superiore de i L
avori Pubblici e le Reg
ioni interessat e” l' ag g iorn amento de g li e le n ch i de lle zone d ic h ia ra te sismic he .
Con i successivi terr
emoti del F riuli (06 Ma gg io 1976) e d ell’ Ir pinia (23 Novembre 1980), che portarono ri spettivamente a 965 e 2750 vittime,
furono emanati i Decreti
Ministeriali 515/1981 e 35/1984 con introduz
ione de lla 3° cate g o ria sismica (F ig ur a 1.7)
P AR T E P RI M A 13 Figu ra 1.7 C la ss if ic a zi o n e s ism ic a 1976-19 84 1.3 Dal 1984 al 2003 Il proc esso di classifica zi
one stava dur
ando da circa 80 anni e si er ano classificati sismic i que i c o muni c h e a v ev ano rise ntito di un e v en to distruttivo ne g li ultimi 80 a nni. Un id ea di cl assi fi caz ione c h e si basasse su questi criteri poteva andar e be ne se il processo deg li ev
enti avesse avut
o un periodo di ritor no di circa un centinaio d’ anni. Tuttavia il periodo di ritorno di un evento c atastrofico può essere anch e dell’o rdine d i un mig liaio di
anni e quindi si sareb
b e dovuto aspettar e all ’incirca altri 900 anni per av ere un a classificaz ione ch e p rote g g ess e il te rritorio ita lian o da
eventi sismici, alme
no per le nuov e costruz ioni. Alla fine deg li anni se ttanta
si sentì quindi la nec
essità di raz ionaliz za re la z onaz ione
sismica del territorio
naz
iona
le, che essendo
evoluta come detto
per a g g re g az ioni
successive di Comuni interessa
ti da nuovi eventi sismici, conteneva vuot i assolutamente ing iustific ab ili. Dopo il terr emoto del F riuli fu promosso il Pro g etto F inaliz za to Geodina mica (PFG)
con l’obiettivo di realiz
za re ma ppe ba sa te su mode rn i a pproc ci te cnic o-sc ie ntific i, cerc
ando, cioè, di prev
ed
ere dove sa
rebbe
ro ac
cad
uti i terremoti, piutto
sto che g u ard ando a dove erano ac caduti di re cente. F u rono redatti e sistematiz za ti i catalog hi stor ici, contenenti te rremot i a pa rtire dall’anno 1000, e fu ro no valutati i risentimenti ad og ni comune a p artire da qu esti te rrem o ti. P er ci as cun com une, ed i n m ani er a omogenea sul pia no n az ionale, furono de te rmina ti 3 indic at ori: 1. L a m assima inte nsità ma cr osismic a rise ntita ne l comune , c o me da c at al o g o storic o; 2. L ’intensità con un dete rm inato
periodo di ritorno (500 anni);
3. Il r apporto C/Crif (C = c o efficien te
sismico delle norme Tecni
che). Successivamente la commissione per l a ri cl assi ficaz ione sismica del Ministero dei L avo ri Pubblici ripres e i l lavoro del PFG e
stabilì dei valori di so
g
lia pe
r o
g
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 14 preced ent i i ndi cat ori e i n serì i n z ona si sm ica quei com uni che ecc edevano i val o ri sog lia i n
almeno due indic
atori. V enivano classifi cati an ch e i comuni ch e e cc edeva no un solo valore sog lia a p
atto che tale
ec cedenz a fosse comunque di una certa qu antità. Figu ra 1.8 – Pr o p o st a d i r ic las si fic a zi on e s is m ic a d el t err it o rio i ta lia no Il ministero emanò un a serie di d ecr eti di classif icaz ione per g iun gere ne l 1984 alla classificaz ione che rimas e vi gente fino al 2003 ( F ig ur a 1.9). Figu ra 1.9 – C la ss if ic a zi on e s ism ic a 1984 Ne g li anni suc cessivi si a rrivò ad un a r evisione de lle Norme T ecnich e nel 1 996 e dopo il terremoto di Umbria – Ma rche (29 Settembr e 1997), ch e provocò 12 v ittime e notevoli
P AR T E P RI M A 15
danni, la Commissione Grandi
Rischi incaricò u n Gruppo di L avoro (SSN-GNDT -I NG V) per la redaz
ione di una propos
ta di riclassificaz ione del territorio itali ano sfruttando le conoscenz e, d ecisamente aumentate rispetto al 19 80, nel settor e della peri colosità sismica (c at al o g hi, zone sismo g ene tic he , mode lli di oc co rre n za ). Il G ruppo di L avoro
produsse una nuova
cl
assificaz
ione sismica del territorio
naz ionale (F ig u ra 1.10 ) che p erò, contrari amente a quanto ac cadd e dopo il PF G, non fu accolta d al Ministero dei L avo ri P
ubblici e quindi non divenne le
gg e. Figu ra 1.10 – C la ss if ic a zi o n e s ism ic a Gd L 1998 Una de cisa a ccel eraz
ione nella dir
ez ione di una classific az ione più r estrittiva fu provocata d alla tr ag edia di San Giuliano di Pu g lia in concomitanz a d el sisma di Molise – Pug lia (31 Ottobre 2002 ) che pr ovocò un totale di 29 vittime. Da que lla da ta fu d el tutto e v ide n te c o me l a c la ssi fic az ione de l territorio it alia no fosse
rimasta immutata dal 19
80, in uno stato di qua si completa stag n az
ione. Non furono, infatti,
utilizz
ate le aumentate c
onoscenz
e scientifiche n
el
settore della peri
colosità che avev
ano
portato ad una proposta
di riclassificaz
ione
del territorio, con la
conse g u enz a che fu rono edi ficat e cost ruz ioni sot toprot et te per d ecenni . L a st essa st ag naz ione ch e si era avut a nel set to re del la cl assi fi caz ione si sm ica si era avuta anch e nelle Norme Tecniche. In fatti, l’ Italia
aveva avuto nel 1908 un
o dei codici più
moderni per la ripar
az ione di edifici danne gg iati e la costru zi
one di nuovi per poi passare
ad ave
re, n
el 2002, uno
dei codici più obsoleti
tr
a le naz
ioni soggette ad
elevato rischio
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 16 1.4 Dal 2003 ad oggi Suc ce ssiva me nte a lla trag ed ia di Sa n Giulia no di Pug lia ve nne c o stituito con de cr et o
n. 4485 del 04 Dicembre 2002 un Gruppo di L
avoro
con lo scopo di def
inire un sistema normativo per la p ro g et taz ione antisismica e d ei criteri gener ali per l a classific az ione sismic a de l te rritorio na ziona le . Il gruppo di L avoro ritenne indispensabile pro porre di innovare profo ndamente le norme tecnich e adottand o, in modo omog eneo p
er tutto il paese, soluz
ioni coerenti con il
si st em a di norm at iv e g ià defi ni to a l iv el lo europeo . L a dif fer enz a sostanz
iale tra le norme di
nuova g eneraz ione, quali per es em pio l’EC8 , e quelle tradiz ionali, co nsis te nell’abbandono del caratte re convenz iona le e puramente pre sc rittivo a fa vo re di una imposta zione e spli cita me nte pre sta ziona le , ne lla qu al e g li
obiettivi della prog
etta z ione che la no rma si prefi g g e v en g ono dichiar ati, ed i metodi utilizz
ati allo scopo vengono sing
olarment e g iustificati. L ’adoz ione di un sistema normativo co er ente c on l’EC8 c o mporta a u toma tic am en te la definiz
ione del formato
in cui esprimere il “g ra do di sis m icità” delle d iverse z one del territorio naz ionale, consente
ndo una sig
n ific ativa raz ionaliz za zi one del processo di individuaz ione delle “z o n e sismiche”. Il Gruppo di L avoro sott olineo che i criteri p er l ’individuaz ione de lle z one sismiche rispettavano quanto prev isto da l Dlg s 112/1998 in relaz ione alla compet enz a di Stato e Reg ioni, pur g arantend o di evitar e inco n g rue n ze potenz ialmente co nnesse ad una parcelliz za zi one di processi per loro natu ra connessi a v alutaz ioni a g rande s cala g eo g rafi
ca. A tal proposito il Gruppo di
L
avoro
ri
tenne opportuno seg
n alar e che la dele g a alle Re g ioni in ma te ria di i
ndividuazione delle zone
sismiche è in contrasto con la scala
g eo g rafi ca dei f enomeni sismici stessi.
Gli aspetti più ne
gativi d ella cl assific az ione sismica vi g ent e fino al 2003 ri g u ar dano le moda lità pe r l’individua zi one de lle zone sism ic he e la loro a ttua le distribuz ione g eo g ra fica . In p art ic ol ar e: a) Il sistema vig ent e fino al 2003 non prevede crite ri di alcun tipo, e tanto meno di tipo sc ie ntific o, pe r la in di viduaz ione delle z one sismic he e del relativo “g ra do di si sm ic ità”. In part ic ol are preved e, pr evede ch e al le z one di pri m a, se cond a e t erz a ca teg oria si ano a ssoc ia ti rispe ttiva m en te i va lori 12, 9 e 6 de l “c oe fficie nte di si sm ic ità” S , sen za che tal e coeffi ci ent e si a defi n ito e senz a che si ano de fi ni te l e moda lità pe r de te rminarl o . b) L a mappa di classific az ione prev ede di fa
tto una qua
rta c at eg o ria , c o stit uita da i
comuni non classificati,
nella quale non vi
g
e n
ess
una normativa antisismica.
c) L a mappa delle z one sis m iche è ferm a al 1984 e non rac co g lie, com e g ià acc ennato in precedenz a, g li agg io rnamenti scientific i disponibili al 1996 ne quelli maturati
dopo tale data.
L
’adoz
ione di un sistema di norme tecni
che coer ent e con l ’EC 8 cons ent e di ri sol v ere qua si a u toma tic am en te i primi due punti, in qua nt o de finisc e il forma to in cu i e sprime re il
“grado di sismicità” delle
diverse zone de l te rrito rio naz ionale.
P AR T E P RI M A 17 L ’EC8 ri chiede infatti
una o più mappe
di pe ric o losità sismic a, c o mpila te prefe rib ilm ent e i n t erm in i di accel er az ione m assi m a al suol o, ri feri ta a d iversi peri odi di
ritorno ovvero a prefiss
ate probabilità di ecced
en za in intervalli d i tem po prefissati. L e
zone sismiche devono dunque
esser e definite in relaz ione ad un c erto nu mero di classi di
valori di pericolosità sis
m ica, da d eterm inarsi s econdo proc edur e scientif iche, e d evono coprire l’intero te rritorio na ziona le . L ’elemento appa rente m ente più i nnovati vo della propos ta consistette nell’eliminaz ione della dicotomia tra “z one classificate” e “z one non clas sificate”, ch e di
fatto veniva interpr
etat a co me “z one sismich e” e “z one
non sismiche”. Tale s
celta comportava un a riduz ione del ri schio sismico s en za particolar i ag g ravi sul l’industria delle costruz ioni.
Furono cosi introdotti 4
valori di acceleraz ioni oriz zontali (a g/g ) di a n co ra gg io de llo spe ttro di risposta e la stic o a c u i ri fe rire la pro g ettaz ione. Ciascuna z o n a fu individuata secondo valori di a ccel eraz ione di picco oriz
zontale del suolo (a
g), con proba
bilità
di
superamento del 10% in
50
anni, secondo lo sche
ma ri portato in Tabella 1. 1. Tab el la 1 .1 – Accel erazi o n i d i a n c o rag g io d el lo sp ettro el asti co L a m appatur a naz ionale delle z
one sismiche del 2003 è ri
portata in F ig u ra 1.11. Figu ra 1.11 – Z o n a zi on e s is m ic a 200 3 Successivamente, con Or dinanz a del President e d el Consig lio dei Ministri n. 3519 del 28 Aprile 2006, ai fini dell’individuaz ione de lle z
one sismiche e dell
a formaz ione e agg iorn amento de g li ele n chi delle med esime z one furono appr ov ati i c rit er i g enera li e l a
mappa di pericolosità sis
m ica di rife rimento a s cal a naz ionale (F ig u ra 1.12) .
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 18 Figu ra 1.12 – M a p p a pe ri co lo si tà s ism ica 200 6 L a m app a di peri col o si tà si sm ica rappresent ava l e accel eraz ioni a g c on proba bilità d i ecc edenz a del 10% in 5 0
anni. Questa mappa
v enne fornita c on c u rv e d i live llo a pa sso 0.025 g su g rig lia a 0.0 5 ° e fu utilizz ata dalle r eg ioni e d al DPC per a g g iorna re le z one sismiche. Con l’entrata in vi g o re a partir e dal 01 L u g lio 2009 delle Norme Tecn iche per le Costruz
ioni di cui al D.M. 14 Gennaio 2008
(N TC2008), le az ioni sismi che di pro g etto si definiscono a pa rtire da lla “per icolosità sismica di base” de l sito di c o struz ione. Tale pe ric o losità è definita i n te rmini di ac ce le ra zione orizzonta le ma ssima a tte sa a g, in condiz ioni di campo li bero su sito di ri ferim ento rig
ido con super
ficie topog
ra
fic
a
oriz
zontale con riferim
ento a pr ef issate prob ab ilità di ecced enz a P V R nel periodo di riferim ento V R . In
merito a questo proc
edimento vennero sollev ati molti dubbi sul la classificaz ione sismic a de l te rritorio n aziona le in z one 1, 2, 3 e 4 con rife rime nt o ai val o ri di acc el eraz ioni ag ri cav at i i n sede di cal co lo .
A tal proposito si evidenz
ia che, ai sensi del D
.L g s. 112/98, è compito dello Stat o fissa re i c riteri ge ne ra li pe r l’individuaz ione delle zone sismic he e d è c o mpito de lle Reg ioni individuare l e z one sismiche e con l’Or dinanz a del P.C.M. 3519/2006, che ha adotta to la ma pp a di p eric o losità sismic a MPS04 quale riferimento uf fi ci al e, si sono de finiti i c rite ri g en era li pe r la c la ssific az ione de lle zone sismic he di c u i le Re g ioni dovranno tene re conto n ei loro provvedimenti. Pertanto le NTC2008 non fissano i criteri per la classific az ione né stabiliscono se ad un dato va lore di Acc eler az ione a g co rrisponda una determinata z ona sis m ica. L a classific az
ione sismica ope
rata dalle Re g ioni , non viene p er nulla res a ineffi cac e dalle NTC2008, anche p erché non è ammissibile che un D.M. possa mo dificare la stess a cl assi fi caz ione si sm ica. L a m appa di peri col o si tà si sm ica cui fa ri feri m ent o l ’al le g at o A delle NTC2008 è utile p er il cal colo puntuale ne lle varie z one, ma non ha alcun v alore g iuridico sulla cl assificaz ione sismica.
P AR T E P RI M A 19 2. Evoluz ione de lla nor m at iva t ec n ic a 2.1 P rem es sa C o m e g ià a ccenn at o i n prem essa al C api to lo 1, l o st rum ent o di di fesa nei c onfront i dei terremoti è incentr ato sul la normativa sismica ch e detta i
requisiti antisismici necess
ari p er una nuova costruz ione e, solo ultimamente , fornisce indicaz ioni per interv enire sull’imme nso pa trimonio e d ilizio e siste nte p er re nderlo a d eg ua to o qua ntome no m agg io rm ent e si curo. Vedremo nei p ara grafi c h e se g uono come si è ev oluta la norm ativa te cnic a in mat eria sismica ne g li anni pass ando da ess ere una nor mativa fortemente “pr es crittiva” a un a norm at iv a “pr est az ional e”. 2.2 L e p ri m e Nor m e T ecn ic h e i n m a teri a si sm ic a A se g u
ito del terr
emoto che inter
essò lo
Stretto di Messina nel dicembr
e del 1908, ebbe inizio una c opiosa le g isla zione in ma te ria di ed ilizia a n tisism ic a. I primi reg o la m enti c onte n ev ano norme rivolte esc lusiva m en te a i te rritori g ià c o lpiti
da eventi sismici. Que
lle conte nute nel RD 18 aprile 1909, n. 19 3 , rig u ar dav ano princ ipa lme n te g li a spe tti di se g u ito e le n ca ti: • la sc elta de i siti e d ific ab ili , poiché vietava di cos truire edifici su ter reni p aludosi, fra nosi, o a tti a sc oscende re , o sul c onfin e fra te rre ni di na tura od a n da me nto diverso, o sopr a un su olo a fort e pendi o, sal vo quando si tr attasse di roccia
compatta. Queste pres
cri zioni denotano g ià c o me , ne lla c u ltura di que i te mpi, si se ntiva la ne ce ssità di una microz onaz
ione del terr
itorio. • le alte zze massime e il n u me ro de i piani de gli e d ific i, poi ché pres cri v ev a u n ’al te zz a ma ssima de g li e d ific i di 10 me tri e un num ero massimo di piani pari a 2. Era conse n tita la pre se n za di un pia no inte rra to o s eminte rra to a p atto c h e il pia n o terreno avess e quota di calpestio ad un liv ello
massimo sopraelevato rispetto al
suolo circostante di 1,5
metri. A tali presc
riz
ioni potevano esse
re concess e dero g h e, previo par ere d el C.S. L L .PP, purché, in o g ni c aso, le destinaz
ioni d’uso di tali
edifici non fosse
ro alber
g
hi, scuole,
ospeda
li e si
mili. Si nota come la limitaz
ione de ll’ alte zza r appr es en ta v a il c rite rio f onda me nt al e pe r g ara ntir e la sic u rezza de lle cost ruz ioni e com e per p art ic ol ari cat eg o rie di cost ruz ioni , che og g i chi am erem m o stra teg ic h e o rile v anti, si ric h ie de sse un a ma gg iore protez ione sismica. • le caratteristiche de l suolo di fondazione , i n quant o si ri chi am ava l a neces si tà che le costruz ioni fossero po sate su roc cia comp atta o comunque su ter reno so do e che, in caso dive rso, dovev an o consider arsi mez zi dell’arte d el costruttore per ottenere
una buona fond
az
ione tale che
la p
ressione static
a
indotta
sul terreno fosse i
n feriore a 2 kg /c mq. • la tipologia de i mate ria li posti in ope ra , in qua nto i materi ali devono e ssere di
buona qualità ed è vietato l’utili
zz
o di
mura
tura a sacco e muratura cos
tituita da
ciottoli a meno che que
sta non venga posta in
opera con struttur
a listata. È fatto
inoltre divieto l’util
izz o di g h isa e di og ni altro materiale f ra g ile per travi, colonne e per o g ni altr a part e esse nz ia le de ll’org anismo struttura le . Si nota c o me l e c al am ità
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 20 na tura li a v esse ro g ià e v ide n zia to i s iste m i re sis te n ti ina d atti a ll’util iz zo in zona si sm ica e com e si vol ess e evi ta re l a m essa i n op er a di m at eri al i ch e ar ri va ssero al la rottura in ma nie ra impro vvisa . •
idoneità dei sistemi costruttivi
, consi d erat o ch e era p revi st a l a m essa i n opera di un’ossa tura c o stituita da me mbra ture di l eg no, fe rro, ce m en to a rm ato o mura tura arm at a, capa ci di resi st er e cont em por ane am ent e a sol leci ta zi oni di com p ressi one, tra zione e tag lio. Era a ltre sì c onse n tito l’u tiliz zo de lla sola mura tura per c o struzion i
aventi un solo piano.
•
caratteristiche degli impalcati di piano
, poic h é e ra e spre ss ame nte vie ta to l ’utiliz zo di volte impostate al di
sopra del suolo
e le strutture dei pi
ani superiori dovevano
esse re c o stituite unic am ente da sol ai. Pe r le strutt ure in mura tura e ra p re scritto c h e
una trave di solaio og
n
i tre dovesse pogg
ia re su tutta la g rossez za dei muri e
dovesse venire impalett
ata es tern amente. Quest e presc riz ioni denotano g ià com e fosse pe rce p ita la nec es sità di e v ita re st rutture orizzonta li sping enti e attribuita , invece, funz ione di i n cat enam ent o a g li i m pal cat i. • regole di buona costr u zione , e ra no, infa tti, pre se n ti numerose p re sc rizioni rig u arda nti, ad e se m pio, il posiziona me nto de lle a p erture in strutture in mura tura che dovev
ano distare più
di 1,5 metri dag
li sp
ig
oli del fabbric
ato, la costru zi one di st rut tu re a sbal zo che er a vi et at a e ccet to p er bal coni e corni ci l e qu al i d ovevano av er e al ma ssimo sporgenza rispe ttiva m en te di 0,60 me tri e 0,40 me tri. • pre sc rizioni ine re n ti i c a lc oli di stabili tà , ne i c al co li di sta b ilità o re siste n za de lle costruz ioni dovevano co nsiderarsi: 1. le az
ioni statiche dovute
al peso p ropr io ed al s opracc arico, aumentat e di una perc ent u al e che r app resent asse l ’e ffe tto de lle vibra zioni sussultorie ; 2. le az ioni dinamiche do vute al moto sism ico
ondulatorio simulate con
acc el eraz ioni appl icat e al le m asse del fabbri cato n
elle due dir
ez
ioni. Si not
a
come, pur trattandosi d
i
prescriz
ioni aventi car
attere qualitativo, veniv
a
comunque richiamat
a l’at
te
nz
ione sulla natura dina
mica dell’az
ione sismic
a.
Una definiz
ione quantitativa delle az
ioni di
nam
iche introdotte nel RD 18
aprile 1909, n. 193 fu riportata inve ce all’inte rno d el RD 5 novembre 1916, n. 15 26 nel quale si precisav a che n ei calcoli dovevano pre ndersi in co nsideraz ione: 1. le az
ioni statiche dovute
al peso proprio ed al sopr acc arico (se avente c aratt ere fisso o di lung a p erman enz a), aumentate del 50 % in
modo da simulare l’e
ffe tto delle vibraz ioni sussultorie (F ig ur a 2.1); 2. le az
ioni dinamiche dovu
te al moto s ism ico ondul atorio, simula te con acce leraz ioni applicate oriz zontalmente a lle masse d el fabb ric ato ne
lle due dir
ez ioni. I rapporti fra le forz e o riz zontal i da introdurr e conv en zi
onalmente nei calc
o
li ed i
corrispondenti pesi dove
vano e sser e u g uali a un ottavo pe r il piano terr eno deg li edifici, ad un sesto pe r il piano superiore (F ig ur a 2 .2).
P AR T E P RI M A 21 Figu ra 2.1 – e ff et to s u ss u lt o ri o Figu ra 2.2 – e ff et to o ndu la to ri o Considerando pertanto e d ifici aventi 1, 2 o 3 pi
ani, il rapporto tra tag
lio resistente alla
ba se e pe so tota le de ll’e d ific io va le va : Edificio ad un piano: (2 .1 ) Edific io a due pia n i: (2 .2 ) Edific io a tre pia n i: (2 .3 ) Successivamente, con il RD 23 ottobre 1924, n. 2089 fu sta b ilito e spre ss ame nte c h e i calcoli de g li edifici in ce mento armato o a st
ruttura metallica, dovev
ano e ssere firmati da un ing eg n er e (a rt. 28, ultimo c o mma ). F u inoltre spe ci fic at o c h e a ll’inte rno de i c al co li le forze utilizza te pe r ra ppre se n ta re le sc osse sussultorie e que lle utilizza te pe r ra ppre se n ta re le scosse o ndulatorie non erano da consider arsi co me a g enti contemporan ea mente ma bensì dovevano esse re a pplicat e distintamente.
Con questo Reg
io De
cret
o furono fissate nume
ros
e presc
riz
ioni sulle dime
nsioni delle me mbra ture de lle ossa tu re deg li e d ific i di c o mune a b ita zione . Que ste rig u ar da v ano princ ipa lme n te g li a spe tti di se g u ito e le n ca ti: • dimensione geom etrica d ei pilastri , que sta ve niva pre sc ritta a l pia no te rra a lme no di cm 40x 40 e al piano supe riore almeno di cm 30x 30. Inoltr e ad uno stesso p iano tutti
i pilastri dovevano aver
e la stessa sez ione; • diame tro de ll’armatura utilizzata ne i pilas tri , poi ché vietav a l’utiliz zo di t ondini di armatura al piano te rren o di diametro infe riore a mm 25 e al pi ano sup eriore di di am et ro i n feri or e a m m 18; •
distanza tra pilas
tri
, che doveva esse
re inf
eriore
ai
5 metri;
•
quantità di strutture verticali resistenti
, poiché il numero minimo di pilastri era
fissato dal rapporto de
lla superficie copert
a
espr
essa
in metri quadrati diviso 10;
•
posizionamento delle strutture verticali
, in qu anto er a fatto obbli g o porle in ma nie ra a llinea ta ne lle s ezioni tra sve rsa li e ne lle se zioni long itudina li e c o lle g arle da c o rre n ti c o stitue n ti un ing abbia m en to c o mple to a mag lie re tta n g olari. S em p re i n quest o de cret o si ri m arcav a an cora l a n ecessi tà ch e i sol ai fosse ro ade g uat i a svolg er e una f unz ione di “contr oventam ento delle pareti”. Come illustra to a l Ca pit o lo 1, a se g u ito de g li eve n ti sismic i de lla Va lti be rina (26 Aprile 1917), del Mu g el lo (29 Giu g no 1919) e d ella Ga rfa g n ana (07 Sett embre 1920 ) fu emanato il RD 13 marz o 1927, n. 431 .
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 22 Que sto de cr et o oltre a d introdurre una differe nziazione in due c at eg o rie de lle loc alità co lpite da i te rre m oti, in re la zione a l loro g ra d o di sismic ità e d a lla loro c o stituzione g eolo g ic
a, introdusse una diversificaz
ione delle prescriz ioni da appl icare nel la progettaz
ione delle costr
u zi oni er ette in que ste due c at eg o rie . I m agg io ri c am b ia m ent i ri spet to al le prescri zi oni cont enut e nei prec ed ent i decret i rig u ar dav ano, senz a dubbio, la quantificaz ione d elle forz e statiche e quivalenti al sisma e l’a lte zza ma ssima c onse n tita de g li e d ific i, en tra m b e diffe re nzia te pe r ca teg o ria .
Per quanto rig
u arda l’ altez za ma ssima de g li e d ific i, pe r la prima c at eg o ria rima ne va fissa ta a 10 me tri d al livello de l suolo c on un ma ss
imo di due piani
fuori ter ra mentr e pe r la seconda c ate g o ri a veniva fissa ta a 12 metri con un massimo
di tre piani fuori terra.
L a d efinizione qua ntita tiva de lle a zioni dina mic h e a vve niva c o me di seg u ito riporta to: 1. le az
ioni statiche dovute al
peso proprio ed al sop
racc
arico massimo, aume
ntate del 50% per la prima cate g o ria ( F ig u ra 2.3 ) e del 30 % per la se conda cate g o ria (F ig ur a
2.5) in modo da simulare l’eff
etto delle vibraz
ioni sussultorie;
2.
le az
ioni dinamiche dovute al moto sismic
o ondul
atorio, simulate con acc
el eraz ioni appl icat e o riz zont al m ente al le m asse d el fabb ric ato nelle du e direz ioni. I rappo rti fra le forz e oriz zontal i da introdurre convenz
ionalmente nei calcoli ed i
corrispondenti pesi dove
vano esser e ug u ali pe r la prima cate g oria ad un ottavo per il piano terreno e ad un
sesto per il piano
supe riore ( F ig ura 2.4 ), ment re per la seconda c ate g o ria dove vano essere u g u
ali a un decimo per tutti i l
iv elli della costruz ione (F ig ura 2.6 ). I° CATEGOR IA Figu ra 2.3 – E ff et to s u ss u lt o ri o Figu ra 2.4 – E ff et to o n d u la to ri o II ° CATEGOR IA Figu ra 2.5 – E ff et to s u ss u lt o ri o Figu ra 2.6 – E ff et to o n d u la to ri o Considerando pertanto e d ifici aventi 1, 2 o 3 pi
ani, il rapporto tra tag
lio resistente alla
ba se e pe so tota le de ll’e d ific io va le va :
P AR T E P RI M A 23 Edific io I° Ca te g o ria II ° Ca teg o ria Un piano =0.125 = 0.100 Due pi ani =0.145 = 0.100 Tre pi ani = 0.100 In seg u ito a d a ltri e v en ti sismic i ve nne ro e m an at e ulte riori norma tive , tra q u es te a n ch e il RD 23 marz o 1935, n . 640
nella quale si delineo, anco
ra una volta, u n nuovo quadro normativo. Questo decr eto si apriva
con riferimento a tutti i comuni del reg
no non colpiti da terremoti, fa cendo obbli g o ag li stessi di adotta re un re g o lamento ediliz io per l’osse rvanz a delle buone r eg o le dell’ ar te del costruire, in r elaz ione anche ai mat eri ali e ai sistemi co struttivi a dotta ti ne i l o ro rispe ttivi te rritori. S eg u iv
ano poi una
se rie di indic az ioni e pre sc rizioni di c ar atte re g en era le ri g u arda nti l’id one ità de i siti, le moda li tà di e sec uzione delle opere fonda li nonch é dei solai e la qualità d ei materiali. Il dec reto p rose g uiva co n rife rimento alle loc al ità sismic he d ella I ° e II° c at eg o ria riprendendo molti dei co ncetti g ià contenuti nei preced enti de creti e intr oducendo alcune variaz
ioni che esponiam
o di qui di seg u ito. Di prima ria importa nza e ra la modific a d ella pa rte rig u ar da nte i “c al co li di sta b ilità ”
(art. 30) nella quale v
en ivano quantificate le az ioni dinami che. In
fatti, furono introdotti
alcuni cambiamenti che
portavano ad una dim
inuz
ione delle forz
e sis m ic he sta tic he equiva le nti da a pplic are a lla struttura si a per sim u la re il moto sussultorio sia per que llo ondulatorio. Tali az ioni s tatiche equivale nti veniv
ano cosi determinat
e:
1.
le az
ioni statiche dovute al
peso proprio ed al sop
racc
arico massimo, aume
ntate del 40% per la prima cate g o ria ( F ig u ra 2.7 ) e del 25 % per la se conda cate g o ria (F ig ur a
2.9) in modo da simulare l’eff
etto delle vibraz
ioni sussultorie; 2. i rapporti fra le forz e o riz zontali da intr odurre convenz
ionalmente nei cal
coli ed i corrispondenti pesi dove vano esse re u g uali pe r la prima c ate g o ri a a 0.1 q u alunque sia l’altez za del fabbricat o ed il numero di piani (F ig u ra 2.8), mentr e per l a seconda cate g oria dovev ano ess er e u g uali a 0.07 s emp re p
er tutti i livelli della
costruz ione (F ig ura 2.10 ). 3. con ri fe ri m ent o al cont ri but o forni to dai cari chi acci dent al i per l a d et erm in az ione de lle forze sta tic he e q u iva le nti vie n e introdotto il fa ttore di pa rte ci pa z ione “ s”
assunto pari ad 1/3. Perta
n to la determinaz ione del le forz e avveniv a come s eg u e: Î Fv = 0.4 ( G +sQ) I° cat eg ori a (2 .4 ) F v = 0.25 ( G +sQ) II ° c at eg ori a (2 .5 ) Î Fh = 0.1 ( G +sQ) I° cat eg ori a (2 .6 ) F h = 0.07 ( G +sQ) II ° c at eg ori a (2 .7 )
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 24 I° CATEGOR IA Figu ra 2.7 – e ff et to s u ss u lt o ri o Figu ra 2.8 – e ff et to o ndu la to ri o II ° CATEGOR IA Figu ra 2.9 – E ff et to s u ss u lt o ri o Figu ra 2.10 – E ff et to o n du la to ri o Da questo impianto nor mativo esce una più se m p lic e pro g etta zione n ei confronti de lle forz e oriz zontali ma al
tempo stesso una prog
et ta zi one che t rascura l a nat u ra di nam ica dell’az
ione sismica che, s
o ltanto nelle norme del 1 975, verrà recup er ata.
Nel medesimo decr
eto veniva inoltre richia
ma ta la ne ce ssità di tenere conto, nei ca lc o li, de ll’a zione de l v ento, di e v ita re le struttu re sping enti, di e se g uire c o
rdoli sui muri
in corrispondenz a di og ni ripi ano e al piano di g ro nda.
Relativamente alle local
ità
sismiche, furono stabiliti nuovi
limi ti di al te zz a per g li ed ific i, porta ndoli a 16 me tri e 4 pia n i fuo ri te rr a pe r la I ° ca teg o ri a e 2 0 me tri e 5 pia n i fuori te rra p er la II ° ca teg oria . Ta li limiti, c o me n elle prec ed en ti norme , e ra no dero g abili in casi ec cez ionali previo parer e del Consi g lio Superiore d ei LL
.PP.; tuttavia, non era
più pre v ista l’a ssoluta inderoga bilità pe r g li e d ific i a v en ti pa rtic ola ri destina zioni d’uso (ospedal i, cas erm e, al ber g hi , et c. ). Scompariva anch e la pr ec isaz ione rig u ardo a lle ca ra tte ristic he d el pia no ca ntina to (se inc assa to o me no nel ter re no).
Gli edifici in muratura ar
ma
ta non erano più espr
essament
e citati; veniva
stabilito ch
e
g
li edifici, salvo quelli in mu
ratura ordinari a o in leg no, dovev ano esser e realiz za ti con st rut tu re at te a resi st er e cont em porane am ent e a s o lleci ta zi oni di com p ressi one o t raz ione, fle ssione e tag lio. In I ° ca teg o ria l’uso de lla mura tura ordi na ria era c onse n tito pe r g li e d ific i “ a sol o pia n te rre no, an ch e se ca n tina to” ; in II ° ca teg o ria p er g li e d ific i di a lte zza fino a 12 m. Ne l rispe tto di ulte riori pre sc rizioni, si pot ev an o re alizza re , in I° c at eg oria , e d ific i in muratura ordina ria a du e piani, oltre il cantinato (a ltez za
media non superiore a m 8).
L e spo rg enz e dei balco n i er ano ammesse fino a 1 metro; il pe so de i ma te ria li di copertur a, nel c
aso di tetti a fald
e, non potev a ec ce dere i 70 k g /mq. Con spe ci fic o rife rime nt o ag li e d ific i in ce m en to a rma to il te sto non c ont en ev a più le re g o le di detta g lio pe r il dimensionamento d elle membra tu re, richia mando invec e le specifiche no rme di cui a l RD 29 lug lio 1933, n. 1213). In fine, il Decr
eto del 1935 introdusse l’obblig
o di presentare all’ Uffici o del Genio Civile un prog etto c o mp le to de lle ope re d a re al izza re , a ll’a tto de lla de n unc ia de i la vori. Erano previ st e am m end e, i n caso di cont ra vve nz ione. S com pare, i nvece, l ’ipot esi di te m poranea sosp ensi one dal l’ eser ci zi o della profe ssi one o dell’arte.
P AR T E P RI M A 25 Successivamente alla Se conda Gu err a Mondial e e dopo altri ter remoti (es .: Ir pinia, 21 ag osto 1962) fu em anata la L egge 25 novembr e 1962, n. 1684 . Questa l egg e non apportò sostanz iali innovaz ioni rispetto alla pre ceden te le gg e del 1935, se bbene la cultura sc ie ntific a a v es se fa tto importa nti pa ssi a v an ti. Elimina ti g li e ffe tti sis m ic i in dire zione verticale, tr anne ch e per le strutture a sbalz o (F igura 2.11), venn ero ritocc ate le aliquote di ca ric o ac ci de nt al e da c o n side ra re a i fini de lla va luta zione de g li e ffe tti de l si sma . I n fa tti, pe r
il computo delle forz
e o riz zo n tali il carico a ccide ntale er
a stato limitato, nel RD del 1935,
ad un terz
o di
quello ass
unto nel prog
etto
qualunque tipolog
ia di
carico accidentale fosse,
mentre con questa legge si pr
escri v e ven g a co nsi d erat o i n te g ral m ent e qual o ra esso si a riconducibile a funz ioni di immag az zi namento. I r
apporti fra le forz
e oriz
zontali
da intr
odurre convenz
ionalmente nei calcoli ed i
corrispondenti p esi rima sero inva riati. L e st rutture dov evano esser e calc o late per fo rz e oriz zontali comunque d irette, valutando, sia p u re con pro cedimenti approssimati, la distribuz
ione di dette forz
e tra i vari el em en ti, in ra g ion e de lla loro ri g ide zza . Rig u ardo alle limitaz ioni di altez za in funz ione della la rg hez za stradal e, le nuov e costruz
ioni dovevano avere verso la prospici
ente
strada altez
za
non ma
gg
iore di due volte
la lar g hez za della st rada
stessa (nel 1935 questo r
appor to er a di una volta e mez zo ). In I ° cate g ori a l’altez za d ei nuovi edifici non dove va ec ced ere 21 metri o 6 piani, oltre un piano seminterrato al to non pi ù di 4 metri, mentre in II ° cat eg oria detta altez za non doveva super are 2 4 ,50 metri o 7 pian i, oltre un pia no seminterrato. Precisato ch e g li edi fici p o tevano ess ere co struiti c on muratura non intelaiat a, la no rma ne a mme tte va quindi l’ut iliz zo fino a due pia n i (o ltre il c an tina to), in I ° c ate g o ri a, e fino a tre pia n i (oltre il c an tinato) in II ° ca teg o ria . Pe r l a m u rat u ra di pi et ram e l ist at a era i nve ce
previsto un piano in meno.
L e strutture a sb alz o non erano g en eralm ente permesse; tuttavia er an o consentiti
“protendimenti” fino a 1 m per tetti
e cornic ioni e a m 1,50 per i balconi (non tamponati) purché l e strutture in aggetto fosse ro solid am ente conness e alla struttura r esistente de ll’e d ific io. Pe r te ne re c onto de ll’a zione suss
ultoria dette strutture d
ovevano ess ere cal col at e con una m aggi oraz ione del ca ri co pe rm anent e e ac ci dent al e d el 40% ( F ig u ra 2.11). Figu ra 2.11 – E ff et to s u ss u lt or ia Era , a mme ssa un a riduzione de i c o effic ie n ti sismic i qua lora le c ar atte ristic he g eomor folo g iche della zona risultassero p artic olarmente favor evoli in base ad un a relaz ione geolog ica, r ed atta da persona di rico nosciuta co mpe te n za in ma te ria , sulle ca ra tteristic he de l suolo e
sul suo pre
v ed ibile comportamento nei ri g u ardi delle az ioni sismiche. In fine e ra no da te d alla ste ssa le gge , nume ros e indic az ioni di c ar atte re co struttivo , ispirate a crite ri di buon senso e alle buone re g o le dell’arte.
V AL U T AZ IONE DE L L A R ISPOS T A S ISM IC A D I E D IF IC I E S IS T E N T I AL T I I N C . A . A PA R E T I SI S M O -R E SI ST E N TI . U N ESEM PI O : L A S ED E D E L L A R E G IONE E MI L IA -R OM AG N A 26 2.3 Le Leggi sism iche dal 1 974 ad oggi L a L egg e 2 febb raio 19 74, n. 64 , ha innovato f o rtemente il quadro no rm ativo che attie ne a lla sic u re zza de lle c o struzioni, sia in g enera le c h e pe r l e zone sismic he . Anz itutto è opportuno ri cordar e che questa le gg e ha risentito, durante la sua fase di formaz ione, de g li e ffetti del pr oc esso di attuaz ione del d ecentr amento amministrativo g ià avviato dal DPR 14 g enn aio 1972, n. 8, in particolare p er qu an to rig u ar dava il tra sfe rime nto d elle c o mp et en ze de llo Sta to in ma te ria urb anistic a a lle Reg ioni.
Di ciò ha dovuto tener cont
o la nuova legg
e n
el discip
linare aspetti che potessero
inte rfe rire c on la disc iplina urba nistic a, g en er
ale e di settore (ad ese
m
pio, questioni
rig
u
ar
danti l’idoneità dei siti
a ll’edificaz ione, le l ar g hez ze stra dali, le altez ze deg li edifici
in rapporto alla lar
g h ez za delle strade, g li intervall i di isolamento). L a le gg e 64, a dif fer enz a delle pre cedenti, non contiene più p re cise pr es criz ioni da seg u ir e p er le costruz ioni in z one sismiche, ma rinvia a lla disc iplina di s p ec ific h e norme tecniche da emanarsi da part
e del Ministero dei la
vori pubblici, di concer
to col Ministero de ll’inte rno, e da agg iorn arsi, e v en tua lme nte , o g ni qual volta si a ne cessa rio, in rel az ione al progredire d elle conosce nz
e dei fenomeni sismic
i. Veng
ono pe
rò stabiliti
dalla legge stessa
g
li ar
g
o
m
enti che dovr
anno essere dis
ciplina ti dalle norme te cnic he e veng ono fornite indicaz ioni di carattere general e. In fo rz a dell’art. 3 della l egge 64 del 1974, fu em anato il 3 marz o 1975 il primo D.M . cont enent e l a p rim a nor m at iv a si sm ica. Sotto i l profilo culturale, la normativa di cui al de
creto del 3 marz
o 1975, si disting
u
e
essenz
ialmente per l’in
tr
oduz
ione dello spettro di
risposta
in funz
ione del periodo proprio
de lla struttura e la possibilità di e seg uire l’a n al is i dina mic a. Torn a quin d i in e v ide n za il carat te re di nam ico d el l’ az ione si sm ica, anche se i l l iv el lo del le az ioni è fi ssat o i n m ani era convenz ionale e sostanz ialmente pari a qu ello g ià adottato nel 1935. L a ric h ie sta di v aluta zione deg li e ffe tti de l sisma ve rtic al e rima ne va limita ta a strutture a sbal zo ( Fig u ra 2.12 ) e, inol tr e, veni va est es a anc h e a st rut tu re di g rande l u ce ( Fig u ra 2.13 ). Figu ra 2.12 – A zio n e s u ss u lt o ri a s u sb a lz i Figu ra 2.13 – A zio n e s u ss u lt o ri a s u gr and i lu ci L ’az ione si sm ica ori zz o n tal e era v al u ta ta com e se g u e: F hi = C Rεβ iγ iW i (2.8) W i = G i + sQ i (2.9) I° C at ego ria (S = 12 ) Æ C = (S-2)/100 = 0.10 II ° C ate g o ria (S = 9) Æ C = (S-2)/100 = 0.07 R = 1 (T < 0.8 se c) R = 0.862T -2 /3 (T < 0.8 se c) (rif.: F ig u ra 2.14)
P AR T E P RI M A 27 γ i = z i (Σ iW i) / Σ j(z jW j) (rif.: Fi g u ra 2.15) Figu ra 2.14 – Sp et tr o d i p r o g et to Figu ra 2.15 – D is tr ib u zion e d i f o rz e
Si può constatare come, in sost
anz
a, rimase invariato il rappor
to tra le forz e oriz zontal i e i rispe ttivi pe si. È interessant e notar e, a proposito della valutaz ione de g li s postamenti, la precisaz ione – a liv ello de ci same nte istruttiv o – c irc a la fuoriusc ita de lla struttura da l c am po e la stic o lineare qu ando è so gg et ta alle az
ioni del sism
a più g ravoso cui essa de ve resiste re. L a norm a aff erm av a che d et te veri fi ch e speci fi che andavano e ffet tu at e “ se necessario ”, lasciando quindi alla c onsapevolez za e respon sabilità de l pro g ettista la decisione di effe ttuarle o me no. Oltre a lla possibilità di e ffe ttua re a n
alisi di tipo dina
mic o fu spec ific at o ch e la fo rza n te F h doveva ess ere v aluta ta secondo du e dire zi
oni non contemporane
e e d inoltre venne speci fi cat o che V ed H d ovevano esse re com b in at e con com b in az ione S S R .
Con riferimento alla dete
rmina zione de lle ma sse si
smiche venne modificato i
l coeffi ci ent e di cont em po ranei tà “s ” ch e di vent ava : s = 0.33 e d ific i re sid enzia li s = 0.50 ospedali e luo g h i affollati s = 1.00 ma g az zi ni e serbatoi
Al punto C.3 del dec
ret o ministeriale er ano co ntenute le pr escriz ioni sull' altez za de g li ed ific i in funzione d ella la rg h ezza stra da le . Confe rma ndo il c riterio di sic u re zza g ià adottato nella p rec edente le gg e 168 4 del 1962, v eniva ri aff ermato n ei Co muni ubicati in
zone sismiche (indiffer
entem ente per S=9 e per S=12) il rapporto 2/1, tra altez za de ll' ed ifi cio e la rg h ezza de lla stra da . T ali pre scrizioni rig u ar da v ano tutta via solta nto g li
edifici con più di due pia
n i. Qua n to a lla la rg he zza deg li inte rva lli d' isola m en to (dista nza minima fra i muri fronta li
di due edifici, separ
ati da
spaz
i chiusi alla pubblic
a circolaz
ione dei veicoli
e/o dei pedoni),
si rinvia v a a qua nto pre scritto da i reg o la me nti c o m una li. Il succ essivo D.M. 19 giug no 1984 appo rtò due sig n ific ative modifich e al suddetto punto C.3. L a prima co nsisteva in un’ulterior e l imitaz ione per g li ed ifici prospettanti s u strade di larg h ez za inferiore ai dieci me
tri, i quali non solo, come g
ià stabilito, no
n
potevano elev
arsi per più
di due piani, ma la
loro a
ltez
za
non poteva superar
e i 7 metri.
L
a s
econda
consisteva in una
sorta di deroga, che
perme tteva, limitatament e alle z one con g ra d o di sismic ità S= 9, di re alizza re e d ific i, su stra de di la rg h ezza infe riore a i di ec i
metri, di tre piani in
el evaz ione e com unque d i altez za massima m 10, purché con l e prescriz ioni relative ad S=12. L a norma
tiva del 1984 ripropose anche il concetto di
diffe re nzia re il live llo di prote zione sism ic a pe r pa rtic ola ri c at eg o rie di e d ific i. A ta l fine
