Ingegneria sismica -Teoria 1

Appunti di Ingegneria Sismica

D Dun andamento inversamente proporzionale al quadrato del periodo. c*Detto questo T T e T sono dei valori di periodo che si calcolano in funzione di T F e a , iB C D 0 gquali sono i valori che vengono fuori dal reticolo di riferimento in base alla sismicità di basedel sito, ma aldilà di questi valori entrano in gioco quattro parametri aggiuntivi che sono S ,SηS , C e , che compare in tutte le espressioni delle ordinate spettrali.T CI primi due come detto sono legati rispettivamente alla categoria di suolo e alla condizioneηtopografica, C è legato anch’esso alla condizione topografica ed è legato alloCsmorzamento. In sostanza vengono fornite delle tabelle da cui ricavare tramite delleespressioni i valori di S , C e S come mostrato in Fig. 139.S C T 93

Figura 139 Valori dei coefficienti S , C e SS C TÈ interessante osservare i limiti superiori posti su S , che è l'amplificazione della PGA

Per effetto del solo terreno, che mettono in evidenza un valore superiore del 20, 50 e 80% rispetto alla PGA, quindi il suolo ha un'importanza che può andare anche al di là della sismicità di base, cioè incidere di più rispetto alla pericolosità sismica legata alla vicinanza delle faglie o al grado di attività delle faglie. Per C si ha un valore maggiore di 1 quindi in buona sostanza C l'effetto di un terreno deformabile non è solamente l'amplificazione della PGA, ma è anche una sorta di stiramento dello spettro (estensione maggiore del tratto ad accelerazione per il tramite di questo parametro costante) verso gli alti periodi perché cresce TC. Per quanto riguarda la categoria topografica T1 è il valore associato a 1, mentre per gli altri tre casi come si vede in Fig. 139 si hanno valori definiti per ciascuna categoria. η Resta da definire che è il coefficiente legato allo smorzamento viscoso.

Di una certain particolare vale 1, e inoltre Fv 0equazione. Figura 140 Spettro di risposta elastico in accelerazione per componente verticale

E detto ciò si può vedere come sono fatti qualitativamente gli spettri elastici con il 5% dismorzamento di norma per le componenti orizzontali al variare della categoria di suolo e perla componente verticale.

Figura 141 Rappresentazione qualitativa per gli spettri elastici delle diverse componenti

Da questa rappresentazione si osserva sullo spettro delle componenti orizzontali come salesu il tratto orizzontale per i valori assunti dal coefficiente S e come gli spettri tendono aSstirarsi per effetto della crescita di T passando da un suolo più rigido a uno più deformabile,Cper ciò che si è detto in precedenza. 95Appunti di Ingegneria Sismica

Lo spettro verticale, invece, presenta un’elevata accelerazione per bassi periodi, dell’ordinedi 0,15, dopodiché cala rapidamente e per cui la

Componente verticale

La componente verticale è particolarmente pericolosa per quelle strutture che hanno una grande luce e sono rigide perché sono vincolate rigidamente, rigide strutturalmente, ovvero per strutture che hanno periodi bassi.

Il valore dello spostamento e della velocità orizzontali massimi del suolo vengono determinati con le espressioni mostrate in Fig. 142 qualora si vogliano calcolare spostamenti alla velocità massima del suolo partendo dall'accelerazione.

Si passa quindi a parlare degli spettri di progetto, i quali dipendono dallo stato limite. A fronte di uno spettro elastico, appena definito, esistono degli spettri di progetto legati allo stato limite.

Per lo Stato Limite di Operatività (SLO) lo spettro di progetto è lo spettro elastico corrispondente, riferito alla probabilità di superamento del periodo di riferimento considerato, non c'è.

da fare nessuna operazione (Cfr. Fig. 143), in quanto lo spettro elastico è lo spettro con cui valutare gli effetti sismici e fare poi le verifiche. Per gli spettri di progetto dello Stato Limite di Danno (SLD), Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) e lo Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC), in questo caso, si ricorre al fattore di struttura o fattore di comportamento e mediante il quale viene messa in conto, in modo semplificato all'interno del modello di calcolo, la capacità dissipativa della struttura ma anche la sua sovraresistenza e l'incremento di periodo che si ha a seguito del danneggiamento procedendo attraverso una riduzione delle forze elastiche.

Lo spettro di progetto per SLD SLV SLC è lo spettro elastico corrispondente riferito alla probabilità di superamento nel periodo di riferimento considerata, con ordinate ridotte sostituendo nelle formule viste in precedenza il parametro con q, dove q

è il fattore distruttura definito nel capitolo 7 che riguarderà tutte le diverse tipologie strutturali, e assumeràvalori diversi a seconda della tipologia strutturale, a seconda del materiale.

Per i 3 stati limite principali SLD SLV SLC lo spettro di progetto si ottiene andando adutilizzare il fattore di struttura al posto del coefficiente di smorzamento, in modo da dividere leordinate spettrali dello spettro elastico.

Naturalmente se si effettua un’analisi non lineare, sia essa statica che dinamica, allora ilfattore q non ha più senso perché in quel caso le capacità dissipative, l'aumento di periodovengono colti direttamente attraverso il modello, quindi il fattore q si utilizza solamentenell'ambito dei metodi lineari.

L'ulteriore prescrizione, nell'ambito dei metodi lineari in cui si utilizza lo spettro di progetto, èche nell'andare ad abbattere le ordinate spettrali per q bisogna rispettare il limite

inferiore paria 0,2·a , non si può scendere al di sotto di questo valore e se l’abbattimento ci porta sottogquesto limite allora si assumerà questo limite come valore di accelerazione.

Si è già definito q, sapendo che questo fattore è dato dal prodotto di q per K , e si sa che q0 R 0è legato alla tipologia strutturale, alla classe di duttilità e al rapporto di sovraresistenzamentre K è legato alle caratteristiche di regolarità, e facendo riferimento agli edifici in CA eRvariando la tipologia, la classe di duttilità e assumendo i valori di sovraresistenza tipici il qvaria tra 5,85 e 1,2, osservando nel diagramma di Fig. 144 l'insieme degli spettri di progettorelativi agli stati limite ultimi corrispondenti ad un dato spettro elastico relativo ad un certo sitonel quale ci si trova a costruire la struttura.

Figura 144 Spettri di progetto per gli SLU per edifici in CAQuindi a fronte di un certo spettro

elastico si hanno n spettri di progetto caratterizzati da diversi valori di q in relazione a tutto ciò che si è detto in precedenza, queste sono le componenti orizzontali dell'azione sismica.

E per finire, si è visto l'interrogazione del reticolo, le interpolazioni, l'applicazione dei coefficienti e il calcolo, la definizione delle ordinate spettrali, e tutte queste cose che si sono viste possono essere fatte in automatico con dei programmi disponibili online gratuitamente, come ad esempio quello che viene illustrato in Fig. 145.97.

Appunti di Ingegneria Sismica

Il software consente una ricerca del sito per comune per coordinate, specificando la vita nominale e classe d'uso per il periodo di riferimento e i periodi di ritorno, si sceglie lo stato limite la categoria di sottosuolo e la categoria topografica, l'altezza del rilievo topografico, il fattore q, la...

regolarità in altezza, il fattore q in seguito il software procede con tutte le operazioni di calcolo e per cui si ottengo gli spettri elastici e di progetto sia sottoforma grafica che in forma tabellare. Attraverso un copia-incolla vengono presi e portati nel SAP in modo da poter lanciare l'analisi.

Con questo si è terminato il capitolo spettri di risposta ai sensi delle NTC e si è definita l'azione sismica ai sensi della normativa.

Gli spettri sono il modo classico, il modo consueto di definire l'azione sismica e vanno comunque sempre costruiti anche quando si decide di procedere all'integrazione diretta delle equazioni del moto descrivendo quindi il moto sismico attraverso accelerogrammi, piuttosto che attraverso gli spettri di risposta.

La norma, a riguardo, ci dice che gli stati limite SLD SLV SLC possono essere verificati mediante accelerogrammi artificiali o simulati o naturali, ma la tendenza attuale è