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atti 7.11.2014 CLEMENTE

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L'AZIONE SISMICA NEL PROGETTO DELLE
STRUTTURE: CONSIDERAZIONI E
PROPOSTE PER LE NORME TECNICHE
Paolo Clemente, PhD
Resp. Prevenzione Rischi Naturali e Mitigazione Effetti
ENEA – C.R. Casaccia
Seminario
ADEGUAMENTO SISMICO DEGLI EDIFICI SCOLASTICI
Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali,
7 novembre 2014
Convegno ADEGUAMENTO SISMICO DEGLI EDIFICI SCOLASTICI
Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali, 7 novembre 2014
L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
INPUT SISMICO
Primo step nella progettazione = analisi delle azioni, tra cui le azioni sismiche:
AQK Repi =6.1 km comp NS
• Pericolosità sismica di base (BHA)
• Risposta sismica locale (LSR)
Maximum Acceleration:
Incertezze LRS >> Incertezze BHA
366.61097948cm/sec2
at time t=7.635sec
Terremoto dell’Aquila, 2009
M=6.3:
Maximum Velocity:
38.64189722cm/sec
t=7.965sec
NTC-08 475 at
yrstime
Soil=A
1.6
NTC-08 475 yrs Soil=B
NTC-08 475 yrs Soil=C
Norm. 1996 2a categ. (4 dutt 1.5 s.l.)
AQg EW soil=A
AQv EW soil=B
AQk EW soil=B
NTC-08 2475 yrs Soil=B
1.4
1.2
•
•
•
•
PGA = 0.30 ¹ 0.65 g:
PGA >> PGA (TR=475 anni)
PGA » PGA (TR=2475 anni)
Spettri: mostrano gli stessi
superamenti
SA (g)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
T(sec)
2.0
2.5
3.0
Convegno ADEGUAMENTO SISMICO DEGLI EDIFICI SCOLASTICI
Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali, 7 novembre 2014
L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
MODELLAZIONE STRUTTURALE
•
•
Materiali e comportamento strutturale in capo elsastico e non, che
influenzano:
Fattore di comportamento = misura della capacità di dissipare energia
Sismi più violenti di quello di
prpgetto ® gran parte delle
strutture dovrebbero collassare
o subire ingenti danni
In pratica ciò non avviene.
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
SICUREZZA SISMICA IN ITALIA
Le nostre conoscenze sui terremoti e sui loro
effetti sulle strutture sono migliorate
notevolmente negli ultimi decenni
ma
gli eventi degli ultimi anni hanno dimostrato che
la strada da percorrere per conseguire un livello
di sicurezza accettabile è ancora lunga
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Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali, 7 novembre 2014
L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
CALAMITÀ NATURALI IN ITALIA
Negli ultimi 500 anni (Stime dell’ENEA, 1999):
•
vittime dovute ad eventi naturali = oltre 20 a settimana
•
75% in occasione di eventi sismici
Terremoto della pianura Padana Emiliana del 2012
•
gravi danni all'economia della regione e dell'intero
paese
Terremoto della Sicilia sudorientale del 1693
•
disastro ambientale, oggi
stabilimenti petrolchimici
sede
di
molti
Considerate
•
l’estensione delle aree interessate
•
la varietà del patrimonio edilizio esistente
la riduzione del rischio sismico richiede un notevole
impegno finanziario
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PREVENZIONE O RICOSTRUZIONE ?
Investimento necessario per riduzione rischio sismico = 100.000 ML lire
(stima GNDT, 1980)
Somma non disponibile né
utilizzabile in tempi brevi, né
allora né adesso
Investimento estremamente
conveniente, tenuto conto
dei costi di gestione delle
varie
emergenze
e
ricostruzioni successive
Oculata programmazione della spesa e degli interventi, con:
ü
priorità, per quanto riguarda il patrimonio pubblico opere
strategiche o di particolare rilevanza, quali prefetture, caserme,
ospedali, scuole, ecc.,
ü
incentivi, per quanto riguarda il patrimonio privato
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Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali, 7 novembre 2014
L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
SICUREZZA SISMICA IN ITALIA
70% dell’edificato non adeguato al sisma di progetto al sito
Evoluzione della classificazione sismica
Evoluzione della Normativa Tecnica
Qualità delle costruzioni e degli interventi sull’esistente
Edifici storici
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
EVOLUZIONE CLASSIFICAZIONE SISMICA
1908
Terremoto di Messina e Reggio Calabria
Nuove zone classificate solo a seguito di un
terremoto
1980
25% In zone 1 e 2
1981
43% in zone 1, 2 e 3
Introd. Zona 3
2003
70% in zone 1, 2, 3
Introd. Zona 4
2008: definizione puntuale dei parametri di pericolosità. Scompaiono le zone
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
EVOLUZIONE NORME TECNICHE
(G+Q)2 /8
D.L. 5 novembre 1916 (TU) n. 1526
forze statiche simulanti l'azione sismica
(G = carichi permanenti,
Q = carichi variabili)
(G+Q)1 /8
0.5 (G+Q)
(G+Q)T/6
Fh3
z3
D.M. LL.PP. 03/03/1975 Norme tecniche
per le costruzioni in zone sismiche
1.0
Prima normativa di moderna concezione (a seguito
della Legge 2 febbraio 1974, n. 64, Provvedimenti
per le costruzioni con particolari prescrizioni per le
zone sismiche)
0.5
Fh3
R
z2
Fh3
z1
0.8 sec
0.0
0
1
2
T (s)
3
4
63.8% delle abitazioni in Italia costruito prima del 1971 (dati ISTAT)
non rispondono, nominalmente, a criteri di sicurezza sismica
Norme Tecniche per le Costruzioni attualmente in vigore dal 2009
decisamente più onerose delle precedenti
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
QUALITÀ COSTRUZIONI
Età > 50 anni per gran parte degli edifici
(valore tipico della vita utile)
Periodi di maggiore attività dopo eventi
eccezionali (guerre, terremoti):
costruzioni edificate
• in fretta
• senza adeguati controlli
• con sistemi e materiali scadenti
Edifici storici
• a volte oggetto di interventi inadeguati
• non dovrebbero ospitare scuole,
ospedali, strutture strategiche
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PROLIFERAZIONE DELLE NORME
Un numero di regole eccessivo comporta vari inconvenienti:
• l'impoverimento dell'autonomia e della creatività, in quanto l'opera del
progettista è irretita dalle norme
• la difficoltà di discernere ciò che veramente conta
• la sensazione di avere al riparo delle norme, responsabilità assai alleviate
• la difficoltà di rendersi conto dei ragionamenti che giustificano certe regole,
rischiando di considerare queste alla stregua di algoritmi, ossia di schemi
operativi che, una volta appresi, il pensiero non è più chiamato a giustificare
Ma tra le varie conseguenze, una delle più temibili è
• l'attenuazione del senso di responsabilità, mentre questa costituisce uno
dei diritti fondamentali dell'uomo, violando il quale la vita si appiattisce e si
rafforza, …
(Piero Pozzati, 1993)
Concetti che concordano col motto:
“Il regolamento serve a chi non si sa regolare“
ossia l’arte del ben progettare è molto di più che seguire le prescrizioni
normative
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PREVISIONE DEI TERREMOTI
Interv.
Tempo
Utilità
Commenti
Brevis
-simo
pochi
sec/min
early warning per impianti
RIR, treni AV, …
Possibile ma non utile in
Italia
Breve
poche
ore ¹
qualche
mese
preparare le risorse per
emergenza e l’evacuazione
Al momento non siamo in
grado di fare ciò
Medio
qualche
anno
individuare aree dove
intervenire prioritariamente
per ridurre il rischio
Esperimenti di previsione:
aree di grandi dimensioni e
tempi lunghi, non
utilizzabili al momento per
scopi di protezione civile
Lungo
decine
di anni
ridurre vulnerabilità e
esposizione, preparare le
popolazioni
Le mappe di pericolosità ci
danno questa informazione
Per salvare vite umane
Þ
costruire edifici antisismici
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Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali, 7 novembre 2014
L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
INDICE
In questa presentazione:
• Considerazioni sulla valutazione della perisolosità
sismica ai fini della progettazione strutturale
• Proposte per future norme tecniche
• Ricadute delle proposte sulle norme italiane e
europee
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Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali, 7 novembre 2014
L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
INPUT SISMICO
0.5
acc (g)
Descrizione corretta e completa
dell’input
=
componenti
dell’
accelerazione lungo 3 direzioni
ortogonali regitsrate durante un
sufficiente numero di eventi sismici
Tolmezzo W-E
0
0
10
20
30
40
t (s)
-0.5
In pratica, per analisi lineari = spettri di risposta
delle componenti orizzontali e verticali al sito
per determinare gli effetti massimi sulle
strutture
0.8
Se
L'Aquila
TR=475 a
Suolo B
Sd - q=1.5
Sd - q=3.0
0.6
Se (g)
Sd - q=4.5
In assenza di spettri di sito: spettri di
risposta forniti dalle norme tecniche
0.4
0.2
0.0
0
1
2
T (s)
3
4
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
SPETTRO DI RISPOSTA IN ACC. ORIZZONTALE
Se (g)
Relativo a:
• Suolo rigido e superficie orizzontale
• Smorzamento x=5%
Massima amplificazione F
Rapporto tra la massima ampiezza
spettrale e quella a T=0
Valore
PGA·F
0.6
Rigid Soil
massimo
dell’acc.
TCA = TC su suolo rigido
orizzontale
0.4
Limite superiore dell’intervallo di
(PGA = valore
accelerazione costante
PGA
a T=0)
0.2
TCA
0.0
0
1
2
T (sec)
Altri parametri (TB, TD): derivati da questi
3
4
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PGA: APPROCCIO PROBAB. E DETERM.
Probabilistic Seismic Hazard Assessment (PSHA)
• Basato sulla storia sismica, sul concetto di periodo di ritorno e sulle faglie
conosciute, capaci o no,
• Non tiene conto degli eventi di megnitudo molto elevata, il cui accadimento
è avvenuto in epoca preistorica
Deterministic Seismic Hazard Assessment (DSHA)
• Sviluppa scenari sismici per ogni sorgente sismica, considerando anche gli
eventi preistorici (ove noti)
• Seleziona un moto sismico tenendo conto del massimo evento credibile
(MCE), della distanza dalla sorgente dal sito e delle sue caratteristiche
geologiche
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
APPROCCIO PROBABILISTICO
PGA: per ciascun sito in funzione della prob. di superamento PNCR in 50 anni
PNCR è correlata al periodo di ritorno TNCR
PVR = 63% in 50 anni
TR = 50 anni
PVR = 10% in 50 anni
TR = 475 anni
PVR = 2% in 50 anni
TR = 2475 anni
PSHA: insieme di mappe ciascuna per un TNCR ≤ 2475 anni
Tempo di osservazione To dovrebbe essere >> TNCR : ma To=1000¹2000 anni
L’estrapolazione a periodi maggiori tiene conto delle incertezze
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PGA - DGA
PGA
TR = 2475 anni
Quasi ovunque
PGA > DGA
DGA
Neo-deterministic
(Panza et al.)
(Panza et al.)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
CONSIDERAZIONI
•
Eventi meno frequenti, con TR > 2475 anni, possono non essere noti
•
Alcune faglie potrebbero non essere note
16 luglio 2007: un sisma generato
da una faglia non nota colpisce
Chuetsu, prefettura di Niigata in
Japan (M=6.6),
Dove c’è la centrale nucleare di
Kashiwazaki-Kariwa
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
RISPOSTA SISMICA LOCALE
Ai 3 siti si hanno differenti risposte allo stesso evento sismico
8
8
R - SN/UP
R - WE/UP
6
B - SN/UP
B - WE/UP
6
8
S - SN/UP
S - WE/UP
4
6
4
2
2
4
0
0
0
5
f (Hz)
10
15
2
0
5
f (Hz)
10
0
0
5
f (Hz)
10
15
R
B
S
Array velocimetrico a Belmonte Castello (FR):
Receiver Functions di registrazioni di aftershocks del sisma dell’Aquila, 2009
15
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
MICROZONAZIONE SISMICA
Livello I
Definizione MOPS:
microzone omogenee in prospettiva sismica
(amplificative e non) Analisi HVSR
• Scelta siti per nuovi impianti
• Definizione priorità di intervento sugli
esistenti
Livello I
• Zone instabili
• Zone stabili (pianeggianti, VS30 > 800 m/s)
• Zone stabili ma suscettibili di amplificazione
Livello II: coefficienti di amplificazione
attraverso abachi (situazioni semplici 1D)
Livello III: coefficienti di amplificazione
attraverso misure in sito e modellazione
Livello III
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
LA RSL NELLE NORME TECNICHE
2.0
Fattore di sottosuolo S
Diminuisce al crescere di PGA×S
SOFT
MEDIUM
1.2
RIGID
S
1.6
0.8
1.2
0.4
0.0
0.4
0.8
PGA·F (g)
Massima ampiezza spettrale
PGA ×S ×F0
PGA·F·S (g)
0.0
1.2
0.8
SOFT
0.4
MEDIUM
RIGID
0.0
0.0
0.4
0.8
PGA·F (g)
1.2
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
AMPIEZZA PLATEAU: VALORE DI TC
Varia da sito a sito ® TCA
0.6
PGA·F
Se (g)
0.6
Rigid Soil
0.4
PGA
TCA
0.2
0.4
TCA
0.0
0
PNCR = 10%, TNCR = 475
0.2
0
0.2
0.4
0.6
PGA (g)
0.6
1
2
T (sec)
3
4
Dipende dalle caratteristiche
sottosuolo ® TC
del
1.2
3.6
SOFT
MEDIUM
RIGID
TC / TCA
2.4
TC (sec)
TCA
0.8
0.4
0.4
1.2
PNCR = 2%, TNCR = 2475
0.2
0.0
0
0.2
0.4
PGA (g)
0.6
0.0
0.2
0.4
TCA (sec)
0.6
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
FORMA SPETTRALE
Effetti locali determinano ampie variazioni del moto al suolo
Tali variazioni possono essere molto più significative delle differenze tra
PGA e DGA
1.0
PGA·F·S
Soft Soil
Rigid Soil
PGA·F
Se (g)
•
•
0.5
PGA·S
PGA
TCA
0.0
0
TC
1
T (sec)
2
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
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TERREMOTO DI PROGETTO
Intensità sismica (TNCR) correlata a:
•
Vita nominale TL
•
Importanza della struttura (i.e., alle conseguenze di un suo collasso)
Ø Fattore di importance gI (eurocodice)
Ø Vita nominale TL (norme italiane)
Considerazioni:
v Vita nominale: è un concetto architettonico relativo alla idoneità della
struttura di svolgere le funzioni per cui è stata progettata
v Sicurezza: non deve dipendere da TL
v TL è comparabile o maggiore dell’attesa di vita delle persone
v TL è già correlata all’importanza di una struttura, a causa del suo costo
elevato (si pensi ai ponti di grande luce)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
TERREMOTO DI PROGETTO
Prevenzione ® massima azione sismica indipendente da of TL
® PSHA: PNCR = 2% in 50 anni minimo valore della probabilità di superamento
dell’azione sismica di riferimento per lo stato limite ultimo(TNCR = 2475 anni)
® DSHA: Massimo Evento Credibile (MCE), massimo evento atteso al sito
Per ragioni econimiche e archiutettoniche si accetta un livello inferiore:
•
PSHA: valore di PNCR (o TNCR) in funzione del livello di rischio che si accetta
•
DSHA: percentuale del massimo effetto associato al MCE
La scelta si basa su considerazioni:
•
Ingegneristiche: Conoscenza del comportamento stutturale e capacità di
dissipare energia
•
Politiche: quanto possiamo investire sulla nostra sicurezza?
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
TERREMOTO DI PROGETTO
TNCR = 2475 years
TNCR = 475 years
0.5
L'Aquila
PGA
0.4
0.3
PGA for ordinary0.2
buildings0.1
PNCR = 10% in 50 years
PGA max
PNCR = 2% in 50
years
0.0
0
500
1000
1500
TR
2000
2500
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
TERREMOTO
DI
PROGETTO
0.6
Scelta consapevole che
comporta l’accettazione di
un certo rischio
y = 2.36×x
PGA for PNRC=2% (g)
PNCR = 10% in 50 anni
per edifici ordinari
(TNCR = 475 anni)
0.4
y = 1.37×x
0.2
0.0
Sul territorio italiano:
0.0
PGA(PNCR=2%) = 1.37¹2.36 PGA(PNCR=10%)
0.1
0.2
PGA for PNRC=10% (g)
0.3
Strutture ordinarie (si accetta la possibilità di danni per terremoti violenti)
Una idonea duttilità ve assicurata: DUTT = PGA(2%) / PGA(10%) ≥ 1.5
La struttura non deve collassare sotto il sisma di progetto ma può danneggiarsi
analogamente per sismi di maggiore intensità
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
IL “PICCO DELLA MIRANDOLA”
2012141020324.84.MRN
MIRANDOLA
NS
UP
WE
300
acc (cm/s/s)
200
~ 0.28g on surface
100
0
-100
-200
-300
32
36
40
44
40
44
t (s)
acc (cm/s/s)
300
200
100
0
-100
-200
-300
32
36
t (s)
~ 0.22g at bedrock
300
acc (cm/s/s)
200
100
0
-100
-200
-300
32
36
40
44
t (s)
0.3
MIRANDOLA
Suolo rigido
Terremoto 2012
PGA (g)
0.2
2475 anni
~1500 years
475 years
0.1
0.0
0.01
•
•
0.10
PR
1.00
Edifici esistenti: non antisismici
Edifici industriali: labili per azioni
orizzontali
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
FATTORE DI COMPORTAMENTO
1.2
Non è possibile progettare in campo
elastico in zone ad elevata sismicità
(HSA) → q
Se-HSA
Sd-HSA
0.8
Se (g)
Se-LSA
Sd-LSA
0.4
0.0
0
1
2
T (s)
3
4
Sd (HSA) > Se (LSA)
In zone a bassa sismicità (LSA) si può
progettare senza affidarsi alla duttilità
1.2
Fissato Sd,max (=0.4g)
Se-HSA
Se-MSA
0.8
(valore massimo accettabile, sulla base
di considerazioni economiche e di
funzionalità)
Se (g)
Se-LSA
Sd,max
0.4
se Se>Sd,max → Sd=Sd,max
0.0
0
1
2
T (s)
3
4
con q = Se/Sd,max minimo necessario
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
FATTORE DI COMPORTAMENTO
Sd,max scelto in funzione della tipologia strutturale
Se Sd,max = 0.8g
q = 1 possibile in:
• 50% for TNCR=2475 y.
• 90% for TNCR = 475 y.
1.0
Distribution function
Se Sd,max = 0.4g
q = 1 possibile in:
• 15% per TNCR=2475 y.
• 50% per TNCR = 475 y.
0.5
PNRC=10%
PNRC=2%
0.0
0.0
1.0
0.5
PGA·F (g)
q=1
q ≥ 1.5
per definire le azioni sismiche
valore effettivo
1.5
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Mantova, Sala Conferenze dell'Unione Industriali, 7 novembre 2014
L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
ZONE A SISMICITÀ MOLTO BASSA
0.2
3.0
agS·F0
Se (g)
F0
Se(T)
0.1
agS
ag
NTC ...: ag·S ≤ 0.075 g
= acc. di picco al piano
posa fondazioni
0.0
1
2
3
0
0.1
0.2
0.3
4
T (s)
Valori da riferire al TR= 2475 anni
0.6
Se (g)
2.0
NTC 2008: ag ≤ 0.05 g (TR=475 anni)
= acc. di picco al bedrock
Se - bedrock
0
2.5
ag (g)
Se - fond.
0.8
TR = 475
Effetti su strutture: ag·S·F0 ≤ 0.20 g
= acc. max spettro e
0.4
0.2
Se(T) < 0.2 g
0.0
0
1
2
T (s)
3
4
Strutture poco sensibili ai terremoti al
sito: Se(T) ≤ 0.20g
(dipende anche dalla struttura e vale
soprattutto per strutture isolate)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
EDIFICI ESISTENTI: TECNICHE TRADIZ. E INNOV.
Tecniche tradizionali non adatte per adeguamento sismico edifici storici:
Ø
Ø
Ø
Ø
Incremento di resistenza e duttilità
Irreversibili
Materiali diversi e incompatibili
Concezione strutturale originaria
Ø Possono solo evitare il collasso
Ø Non possono evitare gravi danni
Le moderne tecnologie, invece:
Ø Riduzione azione sismica
Ø No danni anche per eventi violenti
Ø Scarsa interferenza con la struttura
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
SCHOOL BUILDING IN VANADZOR, ARMENIA
Edifico in muratura su 4 livelli (55 anni)
Retrofit con “Medium Damping Rubber Bearings”
(MDNB)
2002
(courtesy by prof. M. Melkumyian)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
IRAN BASTAN MUSEUM (TEHRAN)
(P. Clemente, A. Santini, M.G. Ashtiany)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
ST. CATHOGHIKEH (YEREVAN, ARMENIA)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PROGETTO PRELIMINARE: Tis
0.5
ELASTIC SPECTRA
Sistema di isolamento: SLC
Isolation system - SLC
0.4
Se (g)
Superstructure - SLV
0.3
0.5
0.2
S*e
0.1
0.0
0.0
0
1
2
T (s)
3
Tis
4
Sovrastruttura: SLV (q=1.5)
SDe (m)
1.0
Fondazione: SLV (q=1)
Se* = corrisponde all’azione
sismica che la
sovrastruttura consolidata
è in grado si sopportare in
campo elastico
Tis = corrisponde a Se* nello spettro SLV, ma deve anche garantire
Ø Disaccoppiamento tra moto edificio e terreno
Ø Spostamento compatibile con il gap disponibile
7LV >> 7EI
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PROGETTO PRELIMINARE: RIGIDEZZA
Modello:
scatola rigida con molle orizzontali
Sistema 3 DOF (2 traslazioni + 1 rotazione)
Obiettivo:
primi 2 modi traslazionali nelle 2 direzioni principali
HRDB: disposti in modi che GKesi » Gmassa
CSS: sempre GKesi » Gmassa
M = massa totale
sovrastruttura
Kesi
=
rigidezza
orizzontale sistema di
isolamento
M
Tis = 2p ×
K esi
Tis = periodo fondamentale
edificio isolato
HDRB: rigidezza
singolo isolatore
. HVL
.H =
Q
7LV = p
æ mö
ç + ÷J
è5 G ø
CSS: raggio
dispositivi
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
ISOLAMENTO SISMICO IN FONDAZIONE
Inserimento dei dispositivi:
Ø Nelle pareti del piano terra
Ø Al di sotto delle fondazioni
Tale soluzione:
Ø Richiede lavori tradizionali
Ø Non è onerosa economicamente
Ma presenta i seguenti svamtaggi:
Ø Modifiche in fondazione
Ø Non è reversibile
Non sempre applicabile in edifici storici
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
STRUTTURA ISOL. SISMICO EDIFICI ESISTENTI
Brevetto internaz.: P. Clemente (ENEA), A. De Stefano, G. Barla (POLITO)
Terreno
Gap
Settore cilindrico
superiore
Parete
esterna
Parete
interna
Isolatori
Inseriti previa rimozione degli
elementi di connessione
Connessione rigida
tra l’edificio e il
sistema di isolamento
Settore cilindrico inferiore
Tubi in c.a. inseriti a con tecnica
spingitubo o microtunnelling (D ≥ 2 m)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
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SISEB: INSERIMENTO DEI TUBI
Ø Scavo trincea
Ø Inserimento tubi mediante spingitubo o micro-tunnelling (no dig
techniques – diametro tubi ≥ 2 m, per consentire l’ispezione)
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
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SISEB: TUBI
Ø Forma particolare
Ø Composti da settori corcolari
inferiori e superiori connessi
medante elementi removibili:
§ Elementi rossi: sostituiti dagli
isolatori
§ Elementi grigi: da rimuovere
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PAOLO CLEMENTE
SISEB: ISOLATORI
Ø Rimozione elementi rossi
Ø Connessione tubi adiacenti con elementi in c.a. o acciaio
Ø Posizionamento dei sispositivi di isolamento
Ø Rimozione elementi grigi
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
SISEB: PARETI
Ø Pareti verticali
Ø Irrigidimento terreno o connessioni rigide tra edificio e sistema di
isolamento
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
CASE STUDY: PALAZZO MARGHERITA (PM)
Attenzione a:
Vibrazioni indotte
Cedimenti del suolo
ü Caratterizzazione dinamica
ü Miglioramento sismico convenzionale
per sopportare almeno 0.05g
ü Isolamento sismico
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
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PALAZZO MARGHERITA: PLANIMETRIA
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PALAZZO MARGHERITA - PIANTA
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PALAZZO MARGHERITA - SEZ. LONGITUDINALE
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PALAZZO MARGHERITA - SEZ. TRASVERSALE
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
PREVENZIONE = INFORMAZIONE
EDIFICIO NON
ANTISISMICO
Edifici non adeguati:
• No scuole
• No ospedali
• No edifici strategici
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L'azione sismica nel progetto delle strutture: considerazioni e proposte per le norme tecniche
PAOLO CLEMENTE
FINE
Grazie
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