Tutte le 400 domande e risposte esame di Sicurezza delle fondazioni in zona sismica ICAR/07 - 77 Pagine - Aggiornate a Novembre 2022

Risposta sismica locale

La risposta sismica locale è la modifica delle azioni sismiche provenienti da formazioni rocciose profonde in funzione delle caratteristiche geometriche, stratigrafiche e meccaniche del terreno e della morfologia del sottosuolo.

Microzonazione sismica

La Microzonazione Sismica si può definire come l'identificazione e la mappatura a scala comunale di zone omogenee dal punto di vista della pericolosità sismica e anche idrogeologica locale.

Vulnerabilità e esposizione

Vulnerabilità

Vulnerabilità (V) è la sensibilità al danneggiamento di un sistema urbanizzato, che può essere il territorio stesso, una costruzione o un'infrastruttura.

Esposizione

Esposizione (E) corrisponde a una perdita di valore sia in termini di vite umane sia di carattere economico dovuta al danneggiamento prodotto da un certo terremoto.

Pericolosità sismica

La Pericolosità sismica (Hazard) è la probabilità che si verifichi un dato evento sismico nel tempo e nello spazio.

La Pericolosità sismica (Hazard) dipende dalla pericolosità sismica regionale (P) e dalla risposta sismica locale (S).

Normative e regolamenti

Nel D.M. 11/3/1988 si avevano indicazioni della progettazione geotecnica in campo sismico ma non si aveva alcuna indicazione dettagliata.

Il Capitolo delle NTC (DM 14/01/2008) relativo alla progettazione geotecnica statica è il Capitolo 6.

L'OPCM 3274 del 20/3/2003 è stata emanata a seguito del crollo della scuola elementare di San Giuliano di Puglia durante il terremoto del Molise del 2002.

Il Capitolo delle NTC (DM 14/01/2008) relativo alla progettazione sismica è il Capitolo 7.

Il terremoto

Il terremoto è un movimento di una porzione più o meno grande di superficie terrestre, costituito da oscillazioni del terreno che si succedono per un periodo di tempo.

All'inizio del XX secolo grazie alla rete mondiale di stazioni sismografiche si poté conoscere quale fosse la distribuzione globale dei terremoti sulla superficie terrestre.

La distribuzione dei terremoti è concentrata principalmente in zone che seguono i confini delle zolle.

L'attività sismica è principalmente associata a movimenti relativi delle zolle litosferiche.

Faglie e scale sismiche

La faglia è definita come una frattura di masse rocciose accompagnata da spostamento di una delle parti (labbro) lungo il piano di frattura (piano di faglia).

La scala Mercalli individua 12 gradi, in base alla percezione del terremoto e all'intensità dei danni.

La scala Mercalli è stata aggiornata in Europa dalla European Macroseismic Scale (EMS-98).

Intensità e magnitudo

Volendo misurare l'intensità macrosismica dal danneggiamento si deve tener conto della vulnerabilità.

L'energia di un terremoto si misura attraverso la magnitudo.

La magnitudo locale ML è definita come il logaritmo del rapporto tra l'ampiezza A e l'ampiezza A0 di riferimento.

Mappe di pericolosità e risposta sismica

Le mappe di pericolosità forniscono il moto sismico di riferimento al substrato rigido su piano orizzontale.

La risposta sismica locale è la modifica del moto sismico per effetti locali.

Amplificazioni sismiche

L'amplificazione stratigrafica Ss è funzione dell'accelerazione al substrato rigido, F0 e della classe di sottosuolo.

L'accelerazione massima attesa al piano di posa Amax della fondazione è Amax = Ss×STxag.

Le classi di sottosuolo previste dalla NTC 2008 sono A, B, C, D, E, S1 e S2.

L'amplificazione topografica riguarda i pendii con acclività maggiore di 15°.

Indagini sui terreni

Ai fini sismici i terreni devono essere investigati e classificati attraverso la determinazione della velocità media di propagazione delle onde di taglio (onde S) nei primi 30m.

La vS,30 rappresenta la velocità equivalente di propagazione delle onde di taglio (onde S) nei primi 30m.

Se non sono disponibili prove dinamiche i terreni granulari possono essere classificati attraverso le prove SPT (NSPT,30).

Se non sono disponibili prove dinamiche i terreni a grana fina possono essere classificati attraverso la coesione non drenata (Cu,30).

Azione sismica e vita nominale delle opere

L'azione sismica è calcolata in funzione del tempo di ritorno del sisma.

La vita nominale di un'opera strutturale (VN) è intesa come il numero di anni durante i quali la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, assolve alle prestazioni alle quali è destinata.

Per poter fissare il tempo di ritorno del sisma è necessario aver definito il tipo di stato limite ultimo rispetto a cui eseguire le verifiche, la vita nominale e la classe d'uso dell'opera progettata.

Il periodo di riferimento VR si ricava, per ciascun tipo di costruzione moltiplicando la vita nominale per il coefficiente d'uso Cu, funzione della classe d'uso.

Stati limite e terremoti

Le mappe di pericolosità forniscono la pericolosità sismica di base (ag), ossia il moto sismico di riferimento al substrato rigido con piano orizzontale.

A seguito del terremoto la costruzione subisce nello SLV rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali, la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali.

Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC) a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali.

Calcolo del tempo di ritorno e probabilità

Il tempo di ritorno è T= -VR/ln(1-PVR).

Le probabilità PVR di superamento dello stato limite ultimo nel periodo di riferimento VR, cui riferirsi per individuare l'azione sismica agente in ciascuno degli stati limite considerati, sono le seguenti 10% e 5% rispettivamente per SLV e SLC.

Fondazioni e carico limite

La fondazione è la parte di struttura a diretto contatto con il terreno.

La fondazione può essere superficiale o profonda.

La geometria della fondazione deve essere tale da trasferire al terreno i carichi in maniera compatibile con la resistenza di quest'ultimo e con la funzionalità del manufatto.

Le travi rovesce assolvono contemporaneamente alle funzioni di ampliare la sezione di contatto fra fondazione e terreno e collegare alla base i pilastri.

In zona sismica i plinti su pali vanno collegati.

Le fondazioni, come tutti gli altri elementi costruttivi, devono essere progettati in modo che risultino soddisfatte le verifiche agli stati limite strutturali (STR).

Comportamento del terreno e modelli meccanici

Il comportamento meccanico del terreno nelle pratiche applicazioni viene schematizzato con leggi costitutive differenti, per le condizioni di esercizio elastico lineare equivalente.

Il comportamento meccanico del terreno nelle pratiche applicazioni viene schematizzato con leggi costitutive differenti, per il collasso rigido-plastico.

Applicando un carico verticale e centrato, crescente nel tempo, ad una fondazione otteniamo una curva carico-cedimento non lineare.

Nel caso di sabbie dense la curva carichi-cedimenti presenta un valore asintotico definito carico limite.

Piano di posa e approcci tradizionali

Il piano di posa della fondazione deve essere fissato dal progettista per il buon funzionamento statico della fondazione sia rispetto al massimo carico sostenibile, sia rispetto ai cedimenti che la fondazione può sviluppare per un assegnato carico di esercizio.

Nella pratica professionale tuttavia si utilizzano gli approcci della geotecnica tradizionale che tratta due punti particolari della curva carichi-cedimenti: il collasso e la condizione di esercizio.

Calcolo dei cedimenti e carico limite

Nel calcolo dei cedimenti il comportamento del terreno è assunto elastico lineare equivalente.

Nel calcolo del carico limite il comportamento del terreno viene assunto rigido plastico.

Meccanismi di collasso delle fondazioni

Il punzonamento è tipico di terreni con comportamento plastico incrudente.

La rottura generale è tipica dei terreni con comportamento plastico fragile.

I meccanismi di collasso possibili di una fondazione superficiale sono rottura generale e punzonamento.

Nella rottura generale il terreno al di sopra del piano di posa è considerato come un contrappeso.

La rottura generale è un meccanismo di collasso in cui il volume di rottura si plasticizza e ruota, scorrendo rispetto al terreno stabile sottostante, provocando lo sprofondamento della fondazione e l'innalzamento del piano campagna laterale alla fondazione.

Metodo di Caquot

Le ipotesi del metodo di Caquot sono terreno privo di peso, comportamento rigidoplastico, criterio di rottura di Mohr Coulomb, contatto fondazione terreno liscio, carico uniforme.

Il volume di rottura al di sotto della fondazione è costituito da un cuneo di spinta attiva, una zona di transizione e un cuneo di spinta passiva.

Caquot determinò per il carico limite una formula binomia.

Contributi di Terzaghi

Terzaghi superò un limite della formula di Caquot (contatto liscio terreno fondazione).

Terzaghi determinò per il carico limite una formula trinomia.

I coefficienti del carico limite (Nq, Nc e Ng) sono funzioni crescenti dell'angolo di attrito.

Condizioni drenate e non drenate

Nei terreni incoerenti le condizioni sono drenate sia a breve sia a lungo termine.

La presenza della falda e la sua posizione influenzano il carico limite in quanto le pressioni neutre modificano le tensioni efficaci e quindi la resistenza alla base del volume di rottura.

Nei terreni coesivi la condizione a breve termine è non drenata.

La resistenza dei terreni coesivi in condizioni non drenate è rappresentata dalla coesione non drenata.