Edifici in Muratura

Per il nostro esempio, visto che la destinazione d’uso dell’edificio è di civile abitazione, si assume come vita nominale:

                        V_N = 50 anni

Dopo un numero di anni pari alla vita nominale, l’edificio deve essere sottoposto a nuova verifica (per questo tipo di costruzioni è possibile adottare anche un valore di V_N inferiore ai 50 anni. In questo modo l’azione sismica da considerare nel calcolo è inferiore e di conseguenza i consolidamenti da adottare meno invasivi. Come controindicazione si ha che la nuova verifica della struttura si deve fare dopo un numero di anni inferiore. Inoltre con questa tecnica, nelle revisione successiva della costruzione, si ha la possibilità di sfruttare tecnologie per il consolidamento più evolute).

4. Classe d’uso

Le classi d’uso possibili sono 4:

• Classe I: costruzioni con presenza occasionale di persone (edifici rurali);
• Classe II: costruzioni con normale affollamento, senza funzioni pubbliche e sociali (edifici di civile abitazione);
• Classe III: costruzioni il cui uso prevede affollamenti significativi senza svolgere funzioni pubbliche (scuole, teatri, biblioteche);
• Classe IV: costruzioni con funzioni pubbliche e di importanza strategica, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità.

Significato simile alla classe d’uso viene dato anche per i beni monumentali attraverso la Circolare 26/2010.

La classe d’uso entra in gioco nel calcolo strutturale per la valutazione dell’azione sismica attraverso il coefficiente d’uso:

         Tabella 4

5. Periodo di riferimento

L’azione sismica si valuta attraverso il periodo di riferimento (V_R), il quale si calcola per ciascun tipo di costruzione, in funzione della classe d’uso (attraverso il coefficiente d’uso C_u) e della vita nominale (V_N). Nel nostro caso si ha:

                                   V_R = V_N ×C_U = 50 x 1.0 = 50

6. Tempo di ritorno

La pericolosità sismica può essere valutata attraverso il tempo di ritorno (T_R) valutato in anni. In funzione del periodo di riferimento (V_R) e dello stato limite considerato, a cui è associata una probabilità di superamento (P_VR) del periodo di riferimento, si può valutare il periodo di ritorno attraverso la seguente relazione:

Il valore P_RV da associare allo stato limite è riportato nella Tabella 5:

                  Tabella 5

Nel nostro caso, tenendo conto della classe d’uso (II) e del periodo di riferimento (50), per SLV ed SLD si ottiene:

Per gli edifici esistenti, generalmente si procede in maniera inversa. Calcolata la resistenza della struttura, si valuta il tempo di ritorno (per il relativo stato limite) per il quale la struttura è in sicurezza. Dato il tempo di ritorno di riferimento per SLV (T_R,SLV) e quello per il quale la struttura è in sicurezza (T_R), si definisce indice di sicurezza della struttura il seguente rapporto:

Se  I_S,SLV ≥ 1, la struttura rispetta tutte le richieste di normativa (struttura adeguata).

Se I_S,SLV < 1, la struttura non rispetta tutte le richieste di normativa (struttura non adeguata). Tanto più I_S,SLV è vicino allo zero, tanto più la struttura è vulnerabile. Viceversa, tanto più è vicino all’unità, tanto meno è vulnerabile.

In un intervento di consolidamento, l’obbiettivo è quello di incrementare il valore dell’indice di sicurezza. Detto I_S,SLV,NC l’indice di sicurezza per SLV della struttura non consolidata ed I_S,SLV,C quello della struttura consolidata, se risulta:

                        I_S,SLV,C > I_S,SLV,NC

il consolidamento ha portato ad un miglioramento. Viceversa, se risulta

                        I_S,SLV,C < I_S,SLV,NC

il consolidamento ha portato ad un peggioramento delle condizioni di resistenza della struttura. I motivi per cui si può verificare quest’ultimo caso sono molteplici.

Oltre all’indice di sicurezza valutato in termini di tempo di ritorno, la sicurezza della struttura può essere valutata anche attraverso l’indicatore di rischio , dato dal rapporto tra l’accelerazione di picco al suolo sopportabile dalla struttura e quello di riferimento del sito. In formule:

nella quale con a_g si indica l’accelerazione di picco al suolo sopportabile dalla struttura e con a_g,R quella di riferimento del sito in funzione della zona sismica, delle caratteristiche del suolo e della classe della costruzione.

7. Valutazione dell’azione sismica di riferimento

L’azione sismica di riferimento si ottiene attraverso lo spettro elastico (S_e) ricavato dalle seguenti relazioni (punto 3.2.3 del D.M. 14/01/2008): 

Per individuare l’azione sismica, occorre definire tutti i parametri che compaiono nelle precedenti.

a_g, F₀, T_B, T_C, T_D, T*_c si ottengono dalla sismicità del sito (ricavabili dall’Appendice A delle NTC).

S = S_S∙S_T si ottengono dalle seguenti tabelle (amplificazione stratigrafica ed amplificazione topografica) fornite dalle NTC

                      Tabella 6

                       Tabella 7

Tenendo conto delle coordinate geografiche del sito, si possono individuare i punti che definiscono la maglia (vedi Appendice A delle NTC) che sono di seguito riportate.

   Tabella 8

Calcolate le distanze tra i punti della maglia e la struttura, attraverso la seguente relazione (riportata in Appendice A delle NTC), è possibile determinare a_g, F₀ e T*_c del sito che sono riportate nella tabella successiva.

                                             Tabella 9

Il coefficiente S si ottiene dalla Tabella 6 e dalla Tabella 7 in funzione della categoria del sottosuolo e di quella topografica. Dalla prima, tenendo conto che la categoria del sottosuolo è B (fornita dal geologo), si ottiene (per SLV):

                        S_S = 1.4 - 0.4 ∙ 2.41 ∙ 0.221 = 1.19;

Dalla Tabella 7, tenendo conto che la categoria topografica è T1, si ottiene S_T = 1. In definitiva:

                         S = 1.19

Per definire lo spettro S_e restano da determinare i periodi T_B, T_C e T_D

Noto T*_C (fornito dall’Appendice A delle NTC) e la categoria del suolo di fondazione (B), dalla Tabella 6 è possibile determinare il coefficiente C_C = 1.342. In definitiva si ottiene:

                        T_C = C_C∙ T*_C = 1.342 ∙ 0.370 = 0.50 sec;

                        T_B = T_C/ 3 = 0.50 / 3 = 0.17 sec;

                        T_D = 4.0 ∙ a_g + 1.6 = 2.48 sec

Sostituendo le precedenti nelle relazioni che definiscono lo spettro elastico, si ottiene il seguente diagramma (per SLV):

Noto lo spettro, attraverso il periodo fondamentale della struttura è possibile determinare l’azione sismica. Per calcoli di tipo non lineari (pushover) è sufficiente determinare lo spettro elastico sopra riportato. Per calcoli di tipo lineare occorre definire lo spettro di progetto (S_d) che si ottiene in maniera analoga a quello elastico: basta sostituire nelle formule che definiscono lo spettro  con 1/q (q è il fattore di struttura).

Si vedrà più avanti come si utilizza il suddetto spettro.