Norme sismiche e criteri di progettazione, |
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Una normativa complessa nata in modo frettoloso, sull'onda della commozione e della rabbia seguite al terremoto in Molise e in Puglia del 31 ottobre 2002. Appena tre mesi di lavoro per produrre l'ordinanza del Presidente del Consiglio dei ministri numero 3274 del 20 marzo 2003 (pubblicata nella Gazzetta Ufficiale l'8 maggio 2003) relativa ai "Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica" e più brevemente denominata "Nuove norme sismiche". La rapidità con cui il provvedimento è stato predisposto, tra dicembre 2002 e febbraio 2003, si intuisce dal consistente numero di errori - 122 - rilevati nella sua prima stesura e poi rettificati con una successiva ordinanza in data 2 ottobre 2003 (pubblicata sulla Gazzetta ufficiale del 10 ottobre 2003). Con le nuove norme, il territorio nazionale è stato suddiviso in zone sulla base della "sismicità". Tali zone sono state indicate con fattori di sismicità decrescenti da uno a quattro, ove uno individua le aree ad alta sismicità e quattro le aree a bassa sismicità. L'ordinanza elenca tutti i Comuni d'Italia attribuendo a ciascuno il numero della zona di appartenenza. Tutti i Comuni della Sardegna sono inseriti in zona quattro. L'ordinanza si articola in più parti:
Le norme impongono una diversa impostazione dell'analisi delle sollecitazioni, distinguono ed analizzano nel dettaglio la metodologia da seguire per gli edifici in calcestruzzo armato, per gli edifici in muratura portante di nuova edificazione e gli interventi su quelli esistenti; le norme tecniche per le opere di fondazione e di sostegno dei terreni. Nel seguito si cercherà di trasmettere ai colleghi le informazioni, le sensazioni e le risposte acquisite in un incontro tenuto con i tecnici della Protezione Civile e con docenti universitari che hanno collaborato alla redazione dell'ordinanza. Peccando un poco in provincialismo, di tanto in tanto sarà posto l'accento soprattutto sulle conseguenze che le norme avranno per la zona 4 e quindi per le opere in esecuzione e/o in progetto in Sardegna. Fin dalla prima lettura, l'ordinanza induce una teoria di domande e perplessità che cercheremo di chiarire o quanto meno di evidenziare, per farne oggetto di un successivo incontro-dibattito. Problemi che divengono particolari e diversi per gli ingegneri abituati a lavorare in ambiente non sismico e che, d'ora in avanti, dovranno tenere conto di una debole sismicità. Le perplessità sollevate dalla norma, dalla metodologia di calcolo e di verifica, inserite in un complesso preesistente di normative, sono state tali e tante che la stessa Protezione Civile ha istituito una casella di posta elettronica - quesiti.ordinanza@protezionecivile.it - alla quale è possibile inviare richieste di chiarimenti. Il primo dubbio per gli ingegneri sardi nasce dai contenuti dell'art. 2, che recita: "Le Regioni provvedono… all'aggiornamento degli elenchi delle zone sismiche. In zona 4 è lasciata facoltà alle singole Regioni di introdurre o meno l'obbligo della progettazione antisismica". Una successiva circolare della Protezione civile ha chiarito che le Regioni possono elevare la classe sismica di un'unità, per cui si potrà passare da classe 4 a 3, da 3 a 2 e così via. Molto è quindi legato alle decisioni della Regione Sardegna, che potrebbe portare l'intero territorio in classe 3 oppure potrebbe - pur mantenendo la classe 4 - porre l'obbligo della progettazione sismica, attivando una propria procedura. O ancora potrebbe lasciare lo stato delle cose come indicato nell'ordinanza. Quest'ultima ipotesi, come si chiarirà nel seguito, rischia di lasciare aperti molti interrogativi. Peraltro si deve subito chiarire che anche in quest'ultimo caso non tutto rimarrebbe nello status antecedente l'ordinanza stessa. Ad esempio, sarà necessario tenere conto delle accelerazioni sismiche (seppur minimali): con i criteri di calcolo indicati nella circolare, il metodo delle tensioni ammissibili dovrà quindi essere pressoché totalmente abbandonato e nei calcoli strutturali si dovrà operare con criteri dello stato limite. È altresì opinione diffusa che l'ordinanza e le sue conseguenze possano generare dubbi in chi opera nella pubblica amministrazione, sia per le competenze che per le responsabilità che ne derivano. Le decisioni che la Regione Sardegna assumerà dovranno e potranno guidare in tal senso. Un'altra domanda spesso ripetuta è "quando entrerà in vigore?". Ovviamente la norma è già in vigore: essa fornisce indicazioni prevedendo una possibilità di indifferente utilizzo delle vecchie e nuove normative per un periodo transitorio di 18 mesi dalla sua pubblicazione (quindi fino a novembre 2004). La norma indica invece una immediata esecutività per i fabbricati di "valore strategico", così definendo quei fabbricati e/o infrastrutture che in caso di sisma devono mantenere la propria integrità funzionale e strutturale (ospedali, caserme, prefetture, scuole, etc.). Qualche problema interpretativo deriva proprio dal periodo transitorio. Infatti la norma specifica che per le opere i cui lavori siano già iniziati, e per le opere pubbliche già appaltate o i cui progetti siano già approvati alla data dell'ordinanza, possono continuare ad applicarsi le norme tecniche vigenti. Per capire come comportarsi per le opere progettate che attendono finanziamento e che potranno essere approvate anche dopo la scadenza prefissata dalla norma, ovvero per quelle in corso di progettazione che andranno in approvazione e/o esecuzione dopo lo scadere del termine indicato, e ancora per tutte le diverse casistiche che possono derivare, è stata pubblicata nel giugno 2003 una nota esplicativa. La nota chiarisce - per cominciare - che se un finanziamento è già stato stabilito anche sulla base di un preliminare, si potrà proseguire con i medesimi criteri, senza modificare il quadro tecnico. Fanno eccezione ancora le opere di importanza strategica, che - tra l'altro - dovranno essere individuate e verificate nel quinquennio successivo. In sintesi: se si ha in corso il progetto di un fabbricato ordinario non sembra vi sia necessità di porvi nuovamente mano; se si ha in corso il progetto di una ospedale o di un'altra infrastruttura di valore strategico sembra sia opportuno riesaminare il progetto stesso, seppur definito ed in attesa di approvazione. Altra domanda spesso avanzata riguarda le tariffe professionali per le zone 4 che, antecedentemente all'ordinanza, non erano considerate sismiche. Le tariffe per le prestazione di calcolo strutturale in c.a. in tali zone dovranno/potranno essere inquadrati in classe 1g anziché 1f, considerando la debole sismicità? Sull'argomento il Consiglio dell'Ordine a breve si dovrà esprimere, sentito il CNI. Un altro dubbio deriva dal punto 3 dell'art. 2 dell'ordinanza, il quale definisce gli obblighi che riguardano la totalità dei proprietari di immobili e infrastrutture: "È fatto obbligo di procedere a verifica, da effettuarsi a cura e spese dei rispettivi proprietari, ai sensi delle norma di cui ai suddetti allegati, sia degli edifici di interesse strategico e delle opere infrastrutturali la quale funzionalità, durante gli eventi sismici , assume una particolare valenza fondamentale per le finalità di protezione civile, sia degli edifici che delle opere infrastrutturali che possonono assumere rilevanza in relazione alle conseguenze di un eventuale collasso". Detta norma è prioritaria per le zone 1 e 2. Da ciò si ricava che anche il controllo ed il monitoraggio strutturale del patrimonio esistente e le future messe a norma, inserendosi nel tema più ampio della manutenzione ed adeguamento delle strutture, assume quindi un nuovo e particolare impulso, diventando un elemento di assoluta importanza, con metodi e tempi che andranno studiati ed individuati. Assume un ruolo più significativo e rilevante anche il Piano di manutenzione delle opere, previsto dall'art. 40 del regolamento 554/99, fino ad oggi spesso considerato un semplice e fastidioso obbligo. Le nuove norme per la realizzazione di strutture in zona sismica infatti - aprendo alla problematica dell'adeguamento e mantenimento delle "strutture strategiche" - rendono quanto mai importante oltre allo studio strutturale la conoscenza della infrastruttura in tutte le sue parti, conoscenza attuata anche attraverso prove e verifiche, compresa la conoscenza di tutti gli impianti. Quindi il tutto deve essere tradotto in un manuale che, alla luce della normativa attuale è - e sarà - il Piano di manutenzione. I casi di dissesti edilizi recenti hanno messo in luce la necessità di meglio controllare le strutture e gli impianti al fine di garantire la pubblica incolumità. La predisposizione del Piano di manutenzione richiederà, come accennato, la definizione ed effettuazione di prove e verifiche sulle strutture nel tempo, in modo da conoscere tempestivamente qualsiasi situazione di degrado e assicurare quindi la possibilità di intervenire con sollecitudine. Se questo sarà lo strumento, chi poi realmente attuerà il monitoraggio? Chi toglierà periodicamente la polvere che si accumula sui Piani di manutenzione delle singole opere per verificare e monitorare, e fors'anche aggiornare i Piani stessi? Tutto ciò sembra individuare un nuovo ruolo anche per quanto riguarda la sicurezza a carico delle Regioni e degli Enti locali. L'art. 3 dell'ordinanza dispone che il Dipartimento della protezione civile, d'intesa con le Regioni e coinvolgendo gli Ordini professionali, promuova una divulgazione e diffusione della conoscenza delle nuove norme. Allo stato sono in corso solo alcuni incontri di chiarimento tra gli Ordini e la Protezione civile e si stanno programmando dei corsi formativi della durata presunta di sessanta ore. La durata di detti corsi, ipotizzata dalla Protezione civile, è chiaramente mirata a fornire una adeguata conoscenza dei metodi di calcolo statico individuati dall'ordinanza. Ribadendo che, per quanto riguarda la Sardegna, quasi tutto è conseguente alle decisioni che assumerà la Regione, pare comunque opportuno addentrarsi un poco nella metodologia di calcolo e verifica sismica al fine di fornire una prima paronamica conoscitiva. In merito alle ricadute dell'ordinanza sulla prassi progettuale degli edifici siti in Sardegna, poiché viene comunque estesa la necessità di considerare tra le azioni di progetto quelle dovute al sisma, seppur in modo molto limitato, sarà conseguentemente necessario adeguare la progettazione architettonica, strutturale ed impiantistica a quanto disposto, affrontando problemi per alcuni versi inusuali nell'edilizia locale. La corretta progettazione ha sempre considerato l'esigenza di conferire duttilità alla struttura e di concentrare la capacità di rotazione non plastica nelle travi piuttosto che nei pilastri. Pertanto non dovrebbe essere difficile recepire le nuove disposizioni, peraltro in buona parte già note ed impiegate per i progetti nelle regioni già da tempo classificate nella scala del rischio sismico. L'entità dell'azione sismica ipotizzata per la zona 4 è bassa, ciò non di meno l'ordinanza impone, per esempio, che la configurazione strutturale debba soddisfare alcuni requisiti di regolarità sia in pianta che in alzato, debba essere dotata di elementi verticali irrigidenti e di giunti di adeguata lunghezza, rispetti principi di omogeneità ai fini del dissipamento (ad es. non si potrà/dovrà più rastremare i pilastri in elevazione; nelle strutture in muratura portante irrigidimenti ed armature divengono rilevanti e obbligatori). L'ordinanza crea un ulteriore dubbio in quanto non abroga esplicitamente la normativa sismica esistente. Nell'applicazione delle nuove norme alla Sardegna sembrano sussistere le seguenti alternative:
È opinione che, salvo non si riesca ad istituire un gruppo di lavoro formato da Regione Sardegna, Protezione civile e Ordini professionali che riesca a sensibilizzare le autorità politiche, si rischia un lungo periodo di stallo. Per questa ragione, la terza ipotesi formulata è quella che maggiormente mette al riparo dai rischi. La differenza tra le vecchie norme e le nuove consiste nel definitivo abbandono del carattere prescrittivo e convenzionale dei calcoli, a favore di una impostazione prestazionale in cui vengono preventivamente dichiarati gli obiettivi e vengono chiariti e giustificati i metodi utilizzati. Il concetto della nuova normativa sismica ribadisce ed innova un concetto basilare già contenuto nella normativa del 1996 ed implicitamente nelle precedenti, cioè quello che in caso di evento sismico sia protetta la vita umana, siano limitati i danni e rimangano funzionanti le strutture essenziali agli interventi di protezione civile. L'ovvietà delle affermazioni non deve trarre in inganno: questa esplicitazione rappresenta una delle novità della norma. Infatti si riconosce come obbiettivo quello del conseguimento di una protezione adeguata nei confronti di due condizioni limite: uno stato di danno strutturale accentuato che prelude il collasso ed uno stato di danno agli elementi non strutturali, le cui conseguenze sono di natura essenzialmente economica. In particolare, in base alla probabilità di accadimento di un evento sismico, si prospettano due livelli di progettazione:
Un altro elemento di novità delle norme è l'introduzione dell'utilizzo obbligatorio del metodo agli stati limite per la progettazione e verifica delle strutture, in coerenza con i contenuti degli Eurocodici. Il passaggio dalle tensioni ammissibili agli stati limite implica differenze concettuali e operative che se prima potevano ignorarsi per la opzionalità dei due metodi, ora diviene fondamentale conoscere per applicare correttamente le norme. Si ritiene importante sottolineare che alcuni aspetti strettamente legati alla filosofia del metodo agli stati limite erano già presenti nelle precedenti norme (DM 16/1/96). Era già sentita la necessità di distinguere fra gli stati limite ultimi e gli stati limite di danno e di verificare non solo in termini di forza ma anche di spostamenti massimi subiti dalle strutture. Tali sensazioni diventano regole esplicite nelle attuali norme, dove si distinguono due diversi stati limite, caratterizzati da valori di progetto dell'azione sismica e combinazione delle azioni differenti, per i quali si verificano rispettivamente i valori di progetto delle sollecitazioni ed i valori degli spostamenti di interpiano. Il metodo semi-probabilistico agli stati limite si basa, anche se in via approssimata, sul concetto di aleatorietà delle grandezze (azioni e resistenze) e delle relazioni fra quelle che caratterizzano la progettazione di una struttura e quindi la sua sicurezza. Ciò significa che con questo metodo è possibile conoscere - e quindi scegliere - in fase progettuale la probabilità con cui la struttura sopporta azioni di un certo livello. Il metodo inoltre tiene in conto tutti gli aspetti del comportamento di una struttura, individuando diversi livelli di rischio rispetto ai quali la struttura deve essere in grado di presentare diverse probabilità di rovina, ovvero una sicurezza adeguata. Si introduce infatti il concetto di stato limite inteso come lo stato raggiunto il quale la struttura o una sua parte non può più svolgere le funzioni o non soddisfa più le esigenze di comportamento per le quali è stata progettata. In particolare si definisce stato limite ultimo quello in corrispondenza del quale si verificano la rovina della struttura e la possibilità di perdita di vite umane. Si definiscono stati limite di esercizio quelli per cui si verifica la perdita di funzionalità della struttura in relazione all'esigenza di impiego e di durata; nel caso di azione sismica, derivano principalmente da deformazioni o fessurazioni o spostamenti eccessivi. Il loro raggiungimento corrisponde al superamento del limite elastico del materiale: una verifica agli stati limite di esercizio è quindi del tutto analoga ad una verifica alle tensioni ammissibili. Le azioni che devono essere considerate nei diversi stati limite sono:
Indicando con S le sollecitazioni prodotte dalle azioni agenti sulla struttura e con R la capacità della struttura di fare fronte ad una determinata sollecitazione (ad es. resistenza di una sezione a rottura per presso-flessione, resistenza di una struttura a instabilità per effetti del secondo ordine etc.), il metodo permette di valutare se e con quale probabilità, in tutte le situazioni che possono manifestarsi nei vari stati limite considerati, risulta: S < R. Entrambe le grandezze R e S sono variabili aleatorie: possono essere calcolate in modo deterministico a causa, da una parte, dell'incertezza insita nelle misure svolte in laboratorio sulla resistenza dei materiali, dall'altra dell'incertezza sulle azioni (in particolare deformazioni impresse) e sulla loro variazione durante la vita della struttura, ed inoltre a causa della variabilità delle dimensioni geometriche delle sezioni e della struttura. Il metodo degli stati limite tiene conto di tutto ciò considerando per le resistenze dei materiali distribuzioni statistiche; per le sollecitazioni, note le azioni, l'analisi strutturale; per il calcolo delle azioni si tiene conto della aleatorietà. I brevi concetti esposti sono stati richiamati unicamente al fine di consentire la facile comprensione delle norme e del seguito anche a chi non abbia usualità/dimestichezza con i calcoli statici. Essi costituiscono la premessa del Manuale esplicativo, in corso di preparazione da parte della Protezione civile, il cui completamento è stato ipotizzato per la fine della prossima primavera (considerato che si ipotizza esso sia costituito da 12 o 13 volumi secondo la tipologia di strutture ed opere, è possibile che detta data slitti, o che la pubblicazione avvenga per parti). Con la nuova ordinanza si apre quindi la strada ad una nuova e corretta progettazione antisismica che, è bene ribadire, dovrà essere applicata sull'intero territorio nazionale, ivi compresa la Sardegna, con le limitazioni e considerazioni già esposte in relazione alla redazione da parte della Regione della mappa di rischio sismico che dovrà riportare curve di livello della accelerazione orizzontale di picco del terreno ag, con passo 0,025 g (g = accelerazioni di gravità). A titolo esemplificativo gli effetti pratici per i periodi di vibrazione, che sono propri degli edifici normali - di circa 0,5 - la massima accelerazione da applicare alla base della struttura sarà pari a circa 0,045g e quindi la risultante Hb delle forze inerziali orizzontali sarà pari a circa il 4,5% del peso dell'edificio. Nel caso semplificato di distribuzione lineare degli spostamenti le forze sono applicate ai vari piani e sono crescenti con l'altezza di questi rispetto alle fondazioni. Per un edificio di 6 piani uguali alto 24 metri, le forze variano da 0,048 Hb al primo piano a 0,29 Hb al sesto; anche se tali forze non sono elevate per l'area della Sardegna, è necessario tenerle in conto nel corso di una corretta progettazione, mentre divengono determinanti per le aree a sismicità più elevata, per le quali l'accelerazioni di picco raggiunge anche 0,35 g (figura 1).
In conformità con l'Eurocodice 8, l'ordinanza considera nella formulazione dell'input sismico i parametri relativi al substrato sul quale è impostato l'edificio e caratteristiche di smorzamento intrinseco e di duttilità di quest'ultimo, nonché quelle di regolarità in pianta ed in altezza. Viene inoltre attribuito un coefficiente di importanza correlato all'uso, in modo da incrementare le azioni di progetto. Inoltre, congruentemente con la considerazione della duttilità e secondo procedure di verifica da tempo consolidate, il sistema è composto con le altre azioni secondo i criteri degli stati limite. Viene così sancito il definitivo abbandono del metodo delle tensioni ammissibili. Per quanto attiene alle modalità di analisi della struttura, viene lasciata libera (con alcune restrizioni) la scelta fra le modellazioni: statica lineare e non lineare, dinamica modale e non lineare. L'ultimo metodo di analisi richiede ovviamente l'uso di più accelerogrammi naturali o artificiali per i quali si danno i criteri di formulazione. Nella progettazione occorrerà inserire tra il fabbricato in progetto e quelli adiacenti opportuni accoppiatori visco-elastici, che lascino liberi i movimenti relativi dovuti alle variazioni termiche ed ai fenomeni geologici e blocchino quelli dovuti al sisma. In questo modo si evitano i martellamenti fra le costruzioni contigue, traendo vantaggio dalla resistenza in serie di tutte le strutture. In tal senso l'ordinanza liberalizza l'uso di dispositivi di protezione sismica quali l'isolamento alla base ed i dissipatori di energia, localizzati ad esempio nel sistema di controventamento, che fino ad oggi dovevano essere soggetti ad approvazione preventiva da parte del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, con iter confusi e defatiganti. Sicuramente si assisterà ad una sempre più larga diffusione di sistemi di protezione sismica, che troveranno maggiore impiego anche in Italia. Nel seguito, al fine di dare una indicazione del comportamento delle strutture sotto il sisma e della possibile efficacia di alcuni metodi di dissipazione, si riportano i grafici di una prova condotta da ENEL, ENEA ed ISMES. Le prove al vero culminarono nel rilascio dello spostamento impresso (107 mm) ad un edificio avente massa di circa 7.000 tonnellate mediante deformazione degli isolatori (8.000 kN la spinta orizzontale necessaria). Tali prove, oltre a dimostrare la validità della rispondenza del sistema struttura-isolatori alle azioni previste, contribuirono ad approfondire la conoscenza del comportamento delle strutture sotto l'effetto di un sisma, altrimenti deducibile solo dai danni rilevabili dopo l'evento nelle diverse tipologie edilizie e nelle diverse particolari situazioni. La drastica attenuazione delle azioni sismiche ottenuta con l'isolamento sismico è evidenziata nel grafico della figura 2, che rappresenta l'evoluzione temporale delle accelerazioni del piano più alto dell'edificio sottoposto alla prova generate dall'applicazione ipotetica al terreno dell'accelerogramma. In assenza di accelerogrammi e di dati relativi al sito in cui è stata attuata la prova, si sono utilizzati per riferimento i dati del terremoto di Tolmezzo.
Dal punto di vista sismologico, la nuova normativa contiene elementi sicuramente positivi ed innovativi. La definizione dell'accelerazione di ancoraggio dello spettro di risposta elastico permette anche l'utilizzo di metodi deterministici, basati sul calcolo di sismogrammi sintetici realistici, per l'individuazione della zona sismica. Tale approccio è particolarmente utile quando l'input sismico viene definito in modo da soddisfare i criteri dell'ingegneria sismica basata sulla capacità di risposta delle strutture e risulta necessario perché i dati accelerometrici a disposizione non sono assolutamente rappresentativi di tutti i probabili scenari di moto del suolo. Tale filosofia è alla base della realizzazione di carte deterministiche di pericolosità analoghe a quella riportata in figura 3.
Una possibile conversione tra intensità macrosismica e valori di picco del moto del suolo è riportata nella tabella 1. I sismogrammi sintetici a partire dai quali sono stati estratti i valori di ag mostrati in figura 3 sono stati calcolati mediante la tecnica della somma multimodale a partire dalle informazioni disponibili sulla struttura della terra, le sorgenti sismiche ed il livello di sismicità dell'area investigata. In una zonazione al prim'ordine vengono definiti dei modelli strutturali medi, rappresentativi delle proprietà litosferiche a livello regionale, ma per siti specifici è ovviamente possibile effettuare uno studio più dettagliato ove vengono prese in considerazione anche le eterogeneità laterali che caratterizzano il sito. Un migliore utilizzo dei valori di ag sarebbe possibile se fosse disponibile una mappa della distribuzione dei suoli riferita alla medesima griglia utilizzata per ag. Una simile realizzazione potrebbe fornire un contributo rilevante ed essenziale per l'aggiornamento della mappa.
Altro elemento di novità delle norme di cui si è fatto cenno è l'introduzione dell'utilizzo obbligatorio del metodo agli stati limite per la progettazione e verifica delle strutture, coerentemente con quanto già contenuto negli Eurocodici. In base alla probabilità di occorrenza dell'evento sismico, come detto in precedenza, si considerano due livelli di progettazione: lo stato limite ultimo quando sono ammessi gravi danni alla struttura senza il raggiungimento del collasso, e stato limite di danno quando la struttura non deve subire danni tali da provocare interruzioni nell'uso. Questo significa ammettere che la struttura, nel primo caso, possa subire deformazioni di tipo anelastico, mentre nel secondo caso debba rimanere necessariamente in campo elastico. Gli strumenti che le norme indicano per il raggiungimento degli obiettivi appena indicati sono:
Risulta abbastanza complicato per questioni di spazio, e non rappresenta l'obbiettivo del presente articolo, analizzare in modo esaustivo una possibile applicazione della normativa alla zona 4. Si ritiene però utile, in questa sede, evidenziare per dette zone un altro possibile percorso applicativo. L'ultimo testo corretto dell'ordinanza consente la possibilità di calcolo delle strutture in c.a. per la zona 4 applicando le regole valide per la progettazione "non sismica" a patto di rispettare alcune condizioni. Vediamo brevemente quali sono. La verifica allo stato limite ultimo (SLU) o di danno deve essere effettuata applicando la seguente combinazione degli effetti della azione sismica con le altre azioni:
dove:
Dovrà essere considerata la combinazioni di azioni di cui alla (1), applicando in due direzioni ortogonali il sistema di forze orizzontali definito dalle espressioni (2) e (3). L'analisi statica consiste nell'applicazione di un sistema di forze distribuite lungo l'altezza dell'edificio assumendo una distribuzione lineare degli spostamenti. La forza da applicare a ciascun piano è data dalla formula seguente:
dove:
Fi è la forza da applicare al piano i; Wi e Wj sono i pesi delle masse ai piani i ej rispettivamente; zi e zj sono le altezze dei piani i e j rispetto alle fondazioni; Sd (T1) è l'ordinata dello spettro di risposta di progetto definito al punto 3.2.5 del testo coordinato con le modifiche introdotte dall'Ordinanza n. 3316 (ai fini del progetto, le capacità dissipative delle strutture possono essere messe in conto attraverso un fattore riduttivo delle forze elastiche, denominato fattore di struttura q); in termini pratici per la zona 4 si assumerà Sd (T1) pari a 0.05; W è il peso complessivo della costruzione, calcolato secondo quanto indicato per ogni tipo strutturale; λ è un coefficiente pari a 0,85 se l'edificio ha almeno tre piani e se T1 < 2 Tc, pari a 1,0 in tutti gli altri casi; g è l'accelerazione di gravità. Gli effetti torsionali accidentali, per edifici aventi massa e rigidezza simmetricamente distribuite in pianta, possono essere considerati amplificando le forze da applicare a ciascun elemento verticale con il fattore (d) risultante dalla seguente espressione:
dove: x è la distanza dell'elemento resistente verticale dal baricentro geometrico dell'edificio, misurata perpendicolarmente alla direzione dell'azione sismica considerata; Lc è la distanza tra i due elementi resistenti più lontani, misurata allo stesso modo. Sd (T1) si assumerà pari a 0,05. Le relative verifiche di sicurezza vanno effettuate in modo indipendente nelle due direzioni, allo stato limite ultimo. I diaframmi orizzontali devono rispettare quanto prescritto al punto 5.4.4.1 delle norme: per tutte le strutture deve essere verificato che i solai siano in grado di trasmettere nel loro piano ai diversi elementi da essi collegati le forze derivanti dall'analisi d'assieme dell'edificio, maggiorate del 30%. Anche le travi ed i pilastri devono rispettare alcune prescrizioni riportate nelle norme, limitatamente a quanto previsto per la classe di duttilità B. Nei nodi trave-pilastro non confinati devono essere disposte delle staffe di contenimento in quantità almeno pari alla maggiore prevista nelle zone del pilastro inferiore e superiore adiacenti al nodo. Andrà disposta un'armatura trasversale composta da tondini di ferro di diametro non inferiore a 8 mm alla base delle pareti, per un'altezza pari alla lunghezza in pianta (l) della parete stessa, in vicinanza dei due bordi per una lunghezza pari a 0.20 l su ciascun lato. Quest'ultima parte e alcuni precedenti riferimenti alla metodologia di calcolo che l'ordinanza introduce sono stati riportati unicamente per consentire al lettore di capire quale radicale modifica sia stata introdotta, rispetto alle metodologie utilizzate, in tutte quelle aree ove il rischio sismico non era mai stato contemplato. Al riguardo si ribadisce che sarà cura degli Ordini professionali organizzare, con docenti universitari e specialisti, dei corsi destinati a fornire a tutti i colleghi una dettagliata informazione. Un ultimo conclusivo accenno merita l'aspetto costi. I vincoli e gli obblighi imposti dall'ordinanza si ripercuoteranno con una maggiorazione dei costi che può stimarsi di pochi punti percentuali nelle strutture in c.a. di nuova edificazione. Detta incidenza risulterà leggermente superiore nelle strutture in muratura portante, mentre saranno di notevole entità i costi per gli interventi che dovranno essere attuati per la "rimessa a norma", dal punto di vista sismico, dei fabbricati esistenti. Sergio Lai |
GLI AUTORI. |
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(1)
azione sismica per lo stato limite in esame;
carichi permanenti al loro valore caratteristico;
valore caratteristico dell'azione di precompressione, a cadute di tensione avvenute;
(SLU) coefficiente di combinazione che fornisce il valore quasi permanente della azione variabile Q i;
(SLD) coefficiente di combinazione che fornisce il valore raro della azione variabile Q i;
valore caratteristico della azione variabile Q i.
(2)
(3)