Lezioni di costruzioni in zona sismica

SOMMARIO

ELEMENTI DI SISMOLOGIA

• TERREMOTI NEAR-FAULT
• Sisma ondulatorio
• Sisma sussultorio
• MISURA DEI TERREMOTI
• Localizzazione terremoto
• Misure di intensità
• Magnitudo Locale (Richter 1935)

DINAMICA DEI SISTEMI A 1 GRADO DI LIBERTA' (IPOTESI DI COMPORTAMENTO ELASTICO LINEARE)

• OSCILLAZIONI LIBERE NON SMORZATE
• OSCILLAZIONI LIBERE SMORZATE
• OSCILLAZIONI FORZATE SMORZATE
• Fenomeno dei battimenti
• Fenomeno della risonanza
• Fenomeno della risonanza
• OSCILLAZIONI FORZATE SMORZATE (FORZANTE PERIODICA F(t))
• OSCILLAZIONI FORZATE – SMORZATE CON FORZANTE ARMONICA
• OSCILLAZIONI FORZATE SMORZATE (CON FORZANTE GENERICA = AZIONE SISMICA)

SPETTRI DI RISPOSTA ELASTICI

• SPETTRO SPOSTAMENTO
• SPETTRO VELOCITÀ
• SPETTRO ACCELERAZIONE
• RAPPRESENTAZIONI ALTERNATIVE SPETTRI
• Rappresentazione di Newmark
• Spettro di Fourier

SPETTRI DI PROGETTO ELASTICI

SPETTRI DI PROGETTO

• RAPPRESENTAZIONE ADRS

SISTEMI A 1 GDL (IPOTESI DI COMPORTAMENTO NON LINEARE)

• Soluzione in forma chiusa
• Soluzione per via numerica

SISTEMA 1 GDL (COMPORTAMENTO NON LINEARE E FORZANTE SISMICA)

• SPETTRI INELASTICI (APPROCCI SEMPLIFICATI)
• Fattore di comportamento q_u
• SIGNIFICATO FATTORE DI STRUTTURA (INTERPRETAZIONE FISICA)

TECNICHE DI INTEGRAZIONE NUMERICA

• METODO DIFFERENZE CENTRALI (PROCEDURA ESPLICITA)
• METODO ACCELERAZIONE COSTANTE (PROCEDURA IMPLICITA)

Metodo accelerazione lineare (procedura implicita) ............................................................................ 94

Taratura metodi di integrazione ................................................................................................................. 95

Sistema Generalizzato (Comportamento Elastico Lineare)

Sistema a massa diffusa ....................................................................................................................................... 97

Equazioni del moto del sistema generalizzato ad 1 G.D.L. ............................................................... 98

Applicazione: Predimensionamento della pila di un ponte .............................................................. 103

Applicazione: serbatoio sopraelevato ........................................................................................................ 105

Sistema generalizzato (masse concentrate) ........................................................................................... 106

Analisi Statica

Limite dell'analisi statica ................................................................................................................................. 114

Rapporto di Rayleigh _(on)

Sistema generalizzato a massa diffusa ..................................................................................................... 115

Sistema generalizzato a massa concentrata .......................................................................................... 115

Telaio monopiano moncampata ................................................................................................................... 118

Effetti della torsione ..................................................................................................................................... 119

Edificio monopiano (ripartizione del multipiano) multicampata ............................................... 120

Ripartizione forze sismiche (fattori correttivi NTC 2018) ........................................................... 124

Analisi Statica (Shear-type)

Telai inclinati (monopiano/multicampata) ......................................................................................... 129

Regolarità strutturale (7.2.1 NTC 2018) ................................................................................................. 132

Regolarità in pianta ........................................................................................................................................... 133

Regolarità in elevazione (NTC 2018) ....................................................................................................... 137

Criteri Approssimati per la Ripartizione delle Forze Sismiche

Shear-type .............................................................................................................................................................. 139

Traversi deformabili ......................................................................................................................................... 140

Mensola equivalente ......................................................................................................................................... 141

Osservazione (per travi emergenti e a spessore) ......................................................................... 147

Rigidezza della parete ....................................................................................................................................... 148

Pareti accoppiate .................................................................................................................................................. 148

Telaio-parete ......................................................................................................................................................... 149

Comportamento Strutturale (NTC-2018)

Caso non-dissipativo .......................................................................................................................................... 150

Approccio dissipativo ........................................................................................................................................ 151

Tipologia strutturale dei materiali ............................................................................................................. 152

Effetti della Fessurazione del CLS

Schemi limite ........................................................................................................................................................... 159

Verifica di deformabilità .................................................................................................................................. 163

Verifica di resistenza .......................................................................................................................................... 164

Analisi Statica (Esatta)

Ripartizione forze sismiche ............................................................................................................................ 166

Analisi statica del telaio spaziale .................................................................................................................. 171

ELEMENTI DI SISMOLOGIA

Si vanno a studiare come si originano i terremoti e come essi si diffondono nel terreno. La natura delle onde sismiche si suddivide in:

• Origine vulcanica
• Origine tettonica (di maggiore interesse)

Tuttavia, è utile comprendere la composizione della Terra. Essa è formata da:

• Nucleo
• Mantello inferiore (astenosfera): è costituita da massa allo stato fluido e profonda fino a 700 km
• Mantello superiore e crosta terrestre (litosfera): massa allo stato solido e lunga 1/10 dell’astenosfera, si presenta più spessa sui continenti.

La litosfera risulta essere suddivisa in placche che sono in movimento relativo tra loro poiché poggiano sullo stato fluido che è in continua evoluzione. Il movimento delle placche porta alla cosiddetta deriva dei continenti. La conseguenza del movimento mutuo delle placche porta all’urto delle placche stesse e alla liberazione di energia.

Margini delle placche (Meccanismo focale):

• Divergenti: le placche si allontanano uno rispetto all’altro. Questo tipo di movimento porta all’espansione dei fondali oceanici
• Convergenti: si avvicinano e collidono. La conseguenza è la formazione di catene montuose.
• Trascurrenti: spostamento relativo uno rispetto all’altro generando attrito (faglia di San Andrea, California)

Questi movimenti si hanno su faglie che vengono assimilate a superficie piana. Per classificare il tipo di movimento si considerano tre angoli:

• Azimut (“strike”: angolo d’attacco): Il piano di intersezione con la faglia con la superficie orizzontale forma rispetto al nord geografico. La corrispondente direzione è detta strike direction, cioè la direzione d’attacco incidenza dell’evento sismico.
• Dipangle (angolo di caduta): la retta sulla sezione trasversale forma con il piano orizzontale
• Rake (angolo di scorrimento).