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Costruzioni in zone sismiche - Legislazione ed evoluzione della normativa

tecnologia delle costruzioni


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Unità 2 Costruzioni in zone sismiche


Premessa

La maggior parte degli edifici costruiti nel passato è costituita da strutture murarie di pietra, laterizio, calcestruzzo, che funzionano egregiamente quando le forze dovute ai carichi e pesi propri agiscono in genere verticalmente. 

In caso di terremoto, insorgono forti spinte orizzontali, che i muri tradizionali sono incapace di sopportare, con prevedibili conseguenze. 

Molte tecniche edilizie si sono sviluppate nel passato in regioni sismiche, ma in genere si può rilevare che i criteri costruttivi adottati non hanno quasi mai tenuto nella dovuta considerazione il fenomeno sismico. 

Il terremoto quindi non ha condizionato fino oggi l'evoluzione delle forme costruttive, salvo rare eccezioni. Analizzando infatti le tecniche sviluppate nel tempo in zone particolarmente soggette ai voti tellurici, non è possibile trovare edifici con principi di progettazione sismica che li facciano distinguere da quelli costruiti in zone non soggette ai terremoti. Leonida Battista Alberti proponeva per esempio di limitare l'altezza degli edifici e preferiva la travatura alla volta, mentre Leonardo da Vinci proponeva il fissaggio delle travi dei solai al muro.





Legislazione ed evoluzione della normativa

Le costruzioni nelle zone sismiche in Italia erano soggette alle norme di cui alla legge numero 1684 della 25 novembre 1962, la quale suddividere il territorio, in relazione al grado di sismicità (s) e alla costituzione geologica, in due categorie, prima e seconda. La prima categoria per le zone in cui le azioni sismiche erano più forti e pericolose, la seconda per quelle in cui le scosse tellurici che avevano intensità limitata. 

Dall'esame di quel primo elenco si può subito vedere che gran parte del territorio italiano risulta dichiarato "zona sismica" è quindi soggetto a particolare prescrizioni per le costruzioni edilizie, che fanno mancare il costo di costruzione di oltre il 20% sulle tipologie normali. 

Successivamente, il 2 febbraio 1974, le suddette norme venivano abrogate ma dichiarate valide fino all'entrata in vigore delle "norme tecniche" che avrebbe voluto essere emanate con appositi decreti del ministero dei LL.PP. 

Corner il decreto ministeriale del 3 marzo 1975, sono state prorogate le "norme tecniche" per le costruzioni in zone sismiche e sono state apportate alcune modifiche e integrazioni. Letto a "norme tecniche" sono state aggiornate nel 1984 con il decreto ministeriale del 19 giugno 1984 del 1986 con decreto ministeriale del 24 gennaio 1986, nel 1996 con il decreto ministeriale del 16 gennaio 1996. Tali norme sono di seguito analizzate e illustrate. Da premettere che chiunque intenda procedere a costruzioni, riparazioni, sopraelevazioni, è obbligato a darne preavviso scritto, ratificato contemporaneamente al sindaco è all'ufficio tecnico della regione o del genio civile secondo le competenze vigenti.

Il progetto, da allegare alla domanda, può essere firmato da un ingegnere, architetto, geometra o perito edile iscritto all'albo, dei limiti delle rispettive competenze. L'il progetto dev'essere corredato dai grafici e esaurienti è accompagnato da:

1) relazione tecnica;

2 ) fascicolo dei calcoli delle strutture portanti; 

3) disegni dei particolari esecutivi delle strutture; 

4 ) relazione sulla fondazione, con grafici e con documentazione degli eventuali saggi. 


Norme tecniche ( ordinanza della presidenza del consiglio dei ministri del 20 marzo 2003 è del 2 ottobre 2003)


2.3.1 Categorie del suolo di fondazione


Ai fini della definizione dell'azione sismica di progetto, si definiscono le seguenti categorie di profilo stratigrafico del suolo di fondazione.


A - Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi caratterizzati da valori di Vs 30 superiori a 800 m/s, comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m.


B - Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o argille molto consistenti, con spessori di diverse decine di metri, caratterizzate da graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs 30  compresi tra 360 m/s e 800 m/s


C - Depositi di sabbie e ghiaia mediamente addensate, o di argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri, caratterizzati da valori di Vs 30 compresi tra 180 e 360 m/s


D - Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti, caratterizzati da valori di Vs 30 < 180 m/s   


E - Profili di terreno costituiti da strati alluvionali superficiali, con valori di Vs 30 simili a quelli dei tipi C e D  e spessore compreso tra 5 e 20 m, giacenti su un substrato di materiale più rigido con Vs 30 > 800 m/s


In  aggiunta a queste categorie, se ne definiscono altre due, per le quali sono richiesti studi speciali per l'azione dell'azione sismica da considerare:


S1 - Depositi costituiti da, o che includono uno strato spesso almeno 10 di argille/limi di bassa consistenza, con elevato indice di plasticità e contenuto d'acqua, caratterizzati da valori di Vs 30 < 100 m/s


S2 - Depositi di terreni soggetti a liquefazione, di argille sensitive, o qu 121c25b alunque altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti.


2.3.2 Zone sismiche


Ai fini dell'applicazione di queste norme il territorio nazionale viene diviso in zone sismiche, ciascuna contrassegnata da un diverso valore del parametro ag = accelerazione orizzontale massima su suolo fi categoria A.


2.3.3 Prescrizioni relative ai terreni di fondazione


Il sito di costruzione e i terreni in esso presenti dovranno, in genere, essere esenti da rischi di instabilità di pendii e di cedimenti permanenti causati da fenomeni di liquefazione o eccessivo addensamento in caso di terremoto. L'occorrenza di tali fenomeni dovrà essere indagata e valutata secondo quanto stabilito nelle "Norme tecniche per il progetto sismico di opere di fondazione e di sostegno dei terreni".

Scopo delle indagini sarà quello di classificare il terreno nelle categorie di cui al punto 2.3.1.

Per costruzioni su pendii, le indagini devono essere estese convenientemente al di fuori dell'area edificatoria per rilevare tutti i fattori occorrenti alla valutazione delle condizioni di stabilità del complesso opera-pendio in presenza delle azioni sismiche.


2.3.4 Fondazioni


Di norma, deve essere adottato un tipo unico di fonazione per una data struttura, a meno che questa non consista di unità indipendenti dal punto di vista dinamico. In particolare, deve essere evitato l'utilizzo contestuale di pali e di fondazioni dirette nello stesso edificio, a meno di studi specifici che ne dimostrino l'ammissibilità.

Nella scelta del tipo di fondazione, si devono considerare gli aspetti seguenti:

a)      La rigidezza delle fondazioni deve essere tale da trasmettere al terreno, nel modo più uniforme possibile, le azioni localizzate ricevute dalla sovrastruttura;

b)      La rigidezza della fondazione nel suo piano deve essere in grado di assorbire gli effetti degli spostamenti orizzontali relativi tra elementi strutturali verticali.

Il piano di posa delle fondazioni deve essere spinto in profondità, in modo da non ricadere in zone ove risultino notevoli le variazioni stagionali del contenuto naturale d'acqua. Le strutture di fondazione devono inoltre essere collegate tra loro da un reticolo di travi, o da una piastra dimensionata in modo adeguato.

I collegamenti devono avere dimensioni tali da sopportare sforzi assiali di compressione o di trazione pari ad 1/10 del maggiore dei carichi verticali agenti alle estremità del collegamento stesso.

Ai fini della verifica della resistenza, lo spostamento relativo deve essere inferiore ad 1 cm.


Criteri generali di progettazione degli edifici


2.4.1 Sistemi costruttivi


Gli edifici presi in considerazioni nelle presenti norme comprendono i sistemi costruttivi.


2.4.2 Distanze e altezze


L'altezza massima (H) dell'edificio di nuova costruzione è in funzione del sistema costruttivo e della zona sismica.

L'altezza di nuovi edifici in zona 1 e 2, prospicienti su strade, non può comunque superare i seguenti limiti:

  • per strade L < 11m, H=L;
  • per strade con L > 11m, H=11+3 (L-11)

La larghezza L si intende calcolata tra il contorno dell'edificio e il ciglio opposto della strada compresa la carreggiata.

Agli effetti delle limitazioni in cui al presente punto deve intendersi:

  • per altezza dell'edificio, la massima differenza di livello tra il piano di copertura più elevato e il terreno. Sono esclusi dal computo dell'altezza eventuali volumi tecnici "come torrini delle scale e degli ascensori. Nel caso di copertura a tetto detta altezza va misurata dalla quota di imposta nella falda e, per falde con imposte a quote diverse, dalla quota d'imposta della più alta.
  • Per contorno dell'edificio, la proiezione in pianta del fronte dell'edificio stesso, escuse le sporgenze di cornici e balconi aperti;
  • Per strada, l'area di uso pubblico aperta alla circolazione dei pedoni e dei veicoli, nonché lo spazio in edificabile non cintato aperto alla circolazione pedonale;
  • Per ciglio, la linea limite della sede stradale o dello spazio in cui al punto precedente
  • Per sede stradale, la superficie formata dalla carreggiata, dalle banchine e dai marciapiedi.

Nel caso in cui l'edificio abbia un piano seminterrato o cantinato, la differenza di livello tra il piano più elevato di copertura e quello di estradosso delle fondazioni non può eccedere di oltre 4m i limiti precedentemente indicati.

Nel caso di edifici costruiti sui terreni in pendio, le altezze indicate possono essere incrementate di 1.5m, a condizione che la media delle altezze di tutti i fronti rientri nei limiti indicati.

Per le costruzioni in legno è ammessa la realizzazione di uno zoccolo in calcestruzzo o in muratura, di altezza non superiore a 4m, nel qual caso i limiti indicati si riferiscono alla sola parte in legno. I limiti indicati non si riferiscono a strutture interamente realizzati in legno lamellare, per la quali non è previsto alcuna limitazione in altezza.

Negli edifici in angolo su strade di diversa larghezza, è ammesso sul fronte relativo alla strada più stretta, un'altezza uguale a quella consentita per la strada di larghezza maggiore, per un tratto di fabbricato pari alla larghezza della strada più stretta.

Due edifici posso essere costruiti a contatto solo nel caso in cui sia realizzata una completa solidarietà strutturale.

Nel caso in cui due edifici formino organismi separati, essi dovranno essere dotati di un giunto tecnico, realizzato con idoneo materiale o lasciando una camera d'area, di dimensione:

in cui d(h) è la distanza tra i due punti posti alla quota h, a partire dal piano di spiccato delle strutture in elevazione.


2.5 Caratteristiche generali degli edifici


2.5.1 Regolarità


Gli edifici devono avere quanto più possibile caratteristiche di semplicità, simmetria, iperstaticità e regolarità. In funzione della regolarità di un edificio saranno richieste scelte diverse in base al metodo di analisi e ad altri parametri di progetto. Si definisce regolare un edificio che rispetti sia i criteri di regolarità in pianta sia i criteri di regolarità in altezza.

Un edificio è regolare in pianta se sono rispettate le condizioni seguenti:

a)      La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente sintetica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze;

b)      Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui l'edificio risulta iscritto è inferiore a 4;

c)      Eventuali rientri o sporgenze non superano il 25% della dimensione totale dell'edificio nella direzione del rientro o della sporgenza;

d)      I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali.

Un edificio è regolare in altezza se tutte le seguenti condizioni sono rispettate:

e)      Tutti i sistemi resistenti verticali dell'edificio si estendono per tutta l'altezza dell'edificio;

f)        Massa e rigidezza rimangono costanti o si riducono gradualmente, dalla base alla cime dell'edificio

g)      Il rapporto tra resistenze effettiva e resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per piani diversi;

h)      Eventuali restringimenti della sezione dell'edificio avvengono in modo graduale, rispettando i seguenti limiti: a ogni piano il rientro non supera il 30% della dimensione corrispondente del primo piano, né il 10% della dimensione corrispondente al piano immediatamente sottostante.

Alcuni elementi strutturali dell'edificio possono essere definiti "secondari". Sia la rigidezza, sia la resistenza di tali elementi viene ignorata nell'analisi della risposta. Tali elementi, tuttavia devono essere in grado di assorbire le deformazioni della struttura soggetta all'azione sismica di progetto, mantenendo la capacità portante nei confronti dei carichi principali.


2.5.2 Fattore di importanza


Le costruzioni strutturali devono essere dotate di un livello di protezione antisismica differenziato in funzione della loro importanza e del loro utilizzo, quindi le conseguenze più o meno gravi di un loro danneggiamento per effetto di un evento sismico. A tale scopo, si istituiscono diverse "categorie d'importanza", a ciascuna delle quali è associato un fattore γI, detto fattore di importanza. Questo fattore amplifica l'intensità dell'azione sismica di progetto rispetto al valore che per essa si assume per costruzioni di importanza ordinaria.


2.5.3 Impianti


Ciascun elemento di un impianto che ecceda il 30% del carico permanente totale del solaio su cui è collocato, o il 10% del carico permanente totale dell'intera struttura, non ricade nelle prescrizioni successive e richiederà uno specifico studio.

L'effetto dell'azione sismica potrà essere valutato considerando una forza (Fa) applicata al baricentro di ciascuno degli elementi funzionali componenti l'impianto.

La progettazione degli elementi strutturali che sostengono e collegano tra loro e alla struttura principale i diversi elementi funzionali costituenti l'impianto dovrà seguire le stesse regole adottate per gli elementi strutturali degli edifici.

Gli impianti potranno essere collegati all'edificio con dispositivi di vincolo rigidi o flessibili.

Impianti a gas dimensionati per un consumo superiore ai 50 m3/h dovranno essere dotate di valvole per l'interruzione automatica della distribuzione in caso di terremoto. I tubi per la fornitura del gas, dovranno essere progettati per supportare senza rotture i massimi spostamenti edificio-terreno. I corpi illuminanti dovranno essere dotati di dispositivi di sostegno tali da impedirne il distacco il caso di terremoto; in particolare, se montati su controsoffitti sospesi, dovranno efficacemente essere ancorati ai sostegni longitudinali o trasversali del controsoffitto e non direttamente ad esso.


2.6 Edifici con struttura in cemento armato


2.6.1 Caratteristiche dei materiali


Non è ammesso l'utilizzo di conglomerati di classe inferiore a  C20/25, ossia con resistenza caratteristica rispettivamente cilindrica (fck) o cubica (Rck) inferiore a 20 o 25 MPa.



L'acciaio deve possedere i requisiti seguenti:

  • Allungamento uniforme al carico max: εsu,k >8%;
  • Rapporto tra resistenza e tensione di snervamento: 1.15<ft/fy < 1.35;
  • Rapporto medio tra valore effettivo e valore nominale della resistenza a snervamento: fy,eff /fy,nom <1.25.

Le strutture sosmo-resistenti in cemento armato previste dalle presenti norme possono essere classificate nelle seguenti tipologie:


  • Strutture a telaio, nelle quali la resistenza alle azioni sia verticali sia orizzontali è affidata principalmente a telai spaziali;
  • Strutture a pareti, nelle quali la resistenza alle azioni sia verticali sia orizzontali è affidata a pareti, singole o accoppiate;
  • Strutture miste telaio-pareti, nelle quali, in generale, ai telai è affidata prevalentemente la resistenza alle azioni verticali, mentre quelle orizzontali sono assorbite prevalentemente da pareti, singole o accoppiate;
  • Strutture a nucleo, composte da telai e/o pareti.

2.6.2 Particolari costruttivi: travi e pilastri


La larghezza della trave, b, non deve essere minore a 20cm e, per le travi "a spessore", non maggiore della larghezza del pilastro.

Il rapporto b/h non deve essere minore di 0.25. In ogni sezione della trave, il rapporto d'armatura al bordo superiore e quello al bordo inferiore devono essere compresi tra i seguenti limiti:

Dove:

  • ρ è il rapporto geometrico di armatura = oppure ;
  • As e Ai rappresentano l'area dell'armatura longitudinale, rispettivamente superiore e inferiore;
  • Fyk è la tensione caratteristica di snervamento dell'acciaio (in N/mn2).

L'armatura superiore per il momento negativo alle estremità delle travi deve essere contenuta per almeno il 75% entro la larghezza dell'anima e comunque entro una fascia di soletta pari rispettivamente alla larghezza del pilastro, o alla larghezza del pilastro aumentata di due volte lo spessore della soletta da ciascun lato del pilastro.

Almeno due barre di diametro non inferiore a 12mm devono essere presenti nella parte superiore e inferiore per tutta la lunghezza della trave.

A ciascuna estremità collegata con pilastri, per un tratto pari a due volte l'altezza utile della sezione trasversale, la percentuale di armatura compressa non deve essere inferiore alla metà di quella tesa nella stessa sezione.

Almeno un quarto dell'armatura superiore necessaria alle estremità della trave deve essere mantenuta per tutto il suo bordo superiore.

Nelle zone di attacco con i pilastri, devono essere previste staffe di contenimento. La prima staffa di contenimento deve distare non più di 5 cm della sezione a filo del pilastro; le successiva devono essere disposte a un passo non maggiore della più piccola delle grandezze seguenti:

Un quarto dell'altezza utile della sezione trasversale;

15 cm

Sei volte il diametro minimo delle sbarre longitudinali;


Per staffa di contenimento si intende una staffa rettangolare; circolare o a spirale, di diametro minimo di 6 mm, con ganci a 135° prolungati per almeno dieci diametri alle due estremità. I gangi devono essere assicurati alle barre longitudinali.

La dimensione minima della sezione trasversale del pilastro non deve essere inferiore a 30 cm.

Il rapporto tra i lati minimo e massimo della sezione trasversale non deve essere inferiore a 0.3; in caso contrario, l'elemento sarà assicurato alle pareti portanti.

Per tuta la lunghezza del pilastro l'interasse tra le barre non  deve essere inferiore a 25 cm.

In ciascuna delle due zone di estremità del pilastro, devono essere rispettate le condizioni seguenti: le barre disposte sugli angoli della sezione devono essere contenute dalle staffe; almeno una barra ogni due, di quelle disposte sui lati, dovrà essere trattenuta da staffe interne o da legature; le barre non fissate devono trovarsi a meno di 15 cm da una barra fissata.

Il diametro delle staffe di contenimento non deve essere inferiore a 8 mm.

Le legature sono costituite da barre di diametro minimo 6 mm, con ganci a 135° prolungati per almeno dieci diametri alle due estremità; le staffe devono disporsi a un passo pari alla più piccola delle quantità seguenti:


  • Un quarto del lato minore della sezione trasversale;
  • 15 cm
  • Sei volte il diametro delle barre longitudinali di collegamento.

Le armature longitudinali delle travi devono attraversale, di regola, il nodo senza giunzioni.


2.6.3 Pareti in cemento armato


Si definiscono pareti gli elementi portanti verticali, quando il rapporto tra la minima e la massima dimensione della sezione trasversale è inferiore a 0.3. lo spessore delle pareti non deve essere generalmente inferiore a 150 mm, oppure a 200mm.

Le armature devono essere disposte su entrambe le facce della parete.

Le armature presenti sulle due facce devono essere collegate con legature, in ragione di almeno nove ogni metro quadrato.

Il passo tra le barre deve essere non maggiore di 30 cm.

Il diametro delle barre deve essere maggiore di un decimo dello spessore della parete.

Il rapporto geometrico ρ dell'armatura totale verticale deve essere compreso tra i seguenti limiti: , qualora il rapporto tra altezza e lunghezza della parete non sia maggiore di 4, altrimenti: .

Uguali condizioni vanno rispettate per l'armatura orizzontale.

Un'armatura orizzontale più fitta va disposta alla base della parete per un'altezza pari alla lunghezza in pianta della parete stessa, in prossimità dei due bordi per una lunghezza pari a 0.20 l su ciascun lato.

In queste zone, l'armatura trasversale deve essere costituita da tondini di diametro non inferiore a 8 mm, disposti in modo da fermare tutte le barre verticali con un passo non superiore a dieci volte il diametro della barra o a 25 cm


2.6.4 Tamponamenti delle strutture a telaio in cemento armato 


I muri di tamponamento sono considerati elementi non strutturali.

Nelle zone sismiche 1, 2 e 3 dovranno essere adottate misure atte a evitare collassi fragili e prematuri dei pannelli di tamponamento esterno e la possibile espulsione di elementi di muratura in direzione perpendicolare al piano del pannello. Questa regola si intende soddisfatta con l'inserimento di leggere reti in acciaio sui due lati della muratura.


2.6.5 Edifici con struttura prefabbricata in cemento armato


Si definiscono strutture prefabbricate quelle composte con elementi in cemento armato o precompresso, eseguiti a piè d'opera o in appositi stabilimenti con procedimenti industrializzati e assemblate in opera mediante unioni strutturali di vario tipo, a secco oppure a umido.

Si distinguono due categorie di sistemi strutturali:


  • Strutture multipiano intelaiate, definite tali quando tutti gli elementi strutturali sono collegati tra loro da vincoli di continuità;
  • Strutture monoplano, con elementi di copertura sostenuti da pilastri isostatici.

I collegamenti tra gli elementi prefabbricati influenzano in modo sostanziale il comportamento statico dell'organismo strutturale e quindi anche la sua risposta sotto azioni sismiche.

Per quanto riguarda i collegamenti di continuità, sono possibili le tre situazioni seguenti, a ognuna delle quali corrisponde un diverso criterio di dimensionamento:


a)      Collegamenti situati al di fuori delle zone di previsto comportamento in elastico, che non modificano quindi le capacità dissipative della struttura rispetto al caso monolitico;

b)      Collegamenti situati nelle zone critiche, alle estremità delle travi e dei pilastri, ma sovradimensionati in modo tale da spostare la plasticizzazione in zone attigue all'interno degli elementi;

c)      Collegamenti situati nelle zone critiche alle estremità di travi e pilastri e dotati delle necessarie caratteristiche, in termini di duttilità e di quantità di energia dissipabile.


2.7 Edifici in acciaio


2.7.1 Sistemi strutturali


Gli edifici sismo-resistenti in acciaio devono essere progettati in accordo con uno dei seguenti comportamenti strutturali:

a)      Comportamento strutturale dissipativo;

b)      Comportamento strutturale non dissipativo.

Nel caso a, deve essere presa in considerazione la capacità di parti della struttura di resistere alle azioni sismiche oltre il campo elastico.

Nel caso b, gli effetti delle azioni sismiche sono calcolati, indipendentemente dalla tipologia strutturale, mediante l'analisi elastica globale senza tener conto del comportamento del materiale in campo non-lineare.

Qualora l'acciaio impiegato sia di qualità diversa prevista in progetto, si dovrà procedere ad una ricalcolazione della struttura per dimostrarne l'adeguatezza.

Per le zone dissipative si applicano le seguenti regole addizionale:

  • Per gli acciai da carpenteria, il rapporto tra la tensione di rottura e la tensione di snervamento deve essere maggiore di 1,20 e l'allungamento a rottura misurato su provino standard deve essere non inferiore al 20%;
  • Le saldature devono essere di prima classe;
  • I collegamenti bullonati devono essere realizzati con bulloni ad alta resistenza di classe 8.8 o 10.9, comunque serrati in modo tale da raggiungere un precario pari a quello prescritto per le giunzioni ad attrito. L'impiego di bulloni di classe 12.9 è consentito soltanto nel caso di unioni a taglio.

Le strutture sismo-resistenti in acciaio possono essere distinte nelle seguenti tipologie strutturali elencate di seguito, in accordo con il loro comportamento sotto azioni orizzontali.


a)      Strutture intelaiate: composte da telai che resistono alle forze orizzontali con un comportamento prevalentemente flessionale. In queste strutture, le zone dissipative sono principalmente collocate alle estremità delle travi in prossimità dei collegamenti trave-colonna, dove si possono formare le cerniere plastiche e l'energia viene dissipata per mezzo della flessione ciclica plastica.

b)      Controventi reticolari concentrici: nei quali le forze orizzontali sono assorbite principalmente da membrature soggette a forze assiali. In queste strutture, le zone dissipative sono collocate principalmente nelle diagonali tese. Pertanto, possono essere considerati in questa tipologia solo quei controventi per i quali lo snervamento delle diagonali tese precede il raggiungimento della resistenza a compressione delle aste strettamente necessarie a equilibrare i carichi esterni. I controventi reticolari concentrici possono essere distinti nelle seguenti categorie

Controventi con diagonale tesa attiva, in cui le forze orizzontali vengono assorbite dalle sole diagonali tese, trascurando le diagonali compresse;

Controventi a V, in cui le forze orizzontali devono essere assorbite considerando sia le diagonali tese sia quelle compresse. Il punto di intersezione di queste diagonali giace su una membratura orizzontale che deve essere continua;

Controventi a K, in cui il punto delle intersezioni delle diagonali giace su una colonna. Questa categoria non deve essere considerata dissipativa, in quanto il meccanismo di collasso coinvolge la colonna. Pertando, si deve assumere q = 1.


c).    Controventi eccentrici: nei quali le forze orizzontali sono principalmente assorbite da membrature caricate assialmente, ma la presenza di eccentricità di schema permette la dissipazione di energia nei traversi per mezzo del comportamento ciclico a flessione e/o taglio. I controventi eccentrici possono essere classificati come dissipativi quando la plasticizzazione dei traversi precede il raggiungimento della resistenza ultima delle membrature tese o compresse.

d).    Strutture a mensola o a pendolo invertito: costituite da membrature pressoinflesse in cui le zone dissipative sono collocate alla base.

e).    Strutture intelaiate controventate: nelle quali le azioni orizzontali sono assorbite da telai che da controventi agenti nel medesimo piano.


2.8 Edifici con struttura in muratura


2.8.1 Premessa


Gli edifici in muratura devono essere realizzati nel rispetto del decreto ministeriale 20-11-1987.

In  particolare, alle predette norme tecniche deve farsi riferimento per ciò che concerne le caratteristiche fisiche, meccaniche e geometriche degli elementi resistenti naturali e artificiali, nonché per i relativi controlli di produzione e di accettazione in cantiere.



Le presenti norme distinguono due tipi fondamentali di strutture in muratura, ordinaria ed armata, la seconda delle quali non è presa in considerazione dal decreto ministeriale citato.



2.8.2 Materiali


I blocchi da utilizzare per costruzioni in muratura portante dovranno rispettare i seguenti requisiti:


  • La percentuale volumetrica degli eventuali vuoti non sia superiore del 45% del volume totale del blocco;
  • Gli eventuali setti siano continui e rettilinei per tutto lo spessore del blocco;
  • La resistenza caratteristica a rottura nella direzione portante non sia inferiore a 25 MPa, calcolata sull'area al lordo delle forature;
  • La resistenza caratteristica a rottura nella direzione perpendicolare a quella portante, nel piano di sviluppo della parete, calcolata nello stesso modo, non sia inferiore a 1.5 MPa.

La malta di allettamento dovrà avere resistenza non inferiore 5 MPa.


2.8.3 Criteri di progetto


Le piante degli edifici devono essere quanto più possibile compatte e simmetriche rispetto ai due assi ortogonali. Le strutture costituenti orizzontamenti e le coperture non devono essere spingenti. Eventuali spointe orizzontali, devono essere assorbite per mezzo di idonei elementi strutturali.

I solai devono assolvere funzioni di ripartizione delle azioni orizzontali tra i vari muri maestri, pertanto devono essere ben collegate ai muri e garantire un adeguato funzionamento a diaframma. La distanza massima tra i due solai successivi non deve essere superiore a 5 m.

La geometria delle pareti, al netto dell'intonaco, deve rispettare i requisiti indicati nella tabella seguente, in cui t indica lo spessore della parete, ho l'altezza di libera inflessione della parete, h l'altezza massima delle aperture adiacenti alla parete, l la larghezza della parete.



tmin

(ho/t)max

(l/h)min

Muratura non armata, realizzata con elementi naturali (pietra)

300 mm



Muratura non armata, realizzata con elementi artificiali

240 mm



Muratura armata, realizzata con elementi artificiali

240 mm


Qualsiasi

Muratura realizzata con elementi artificiali, in zona 4

150 mm




Gli edifici in muratura ordinaria dovranno di regola avere le aperture praticate nei muri verticalmente allineate. Se così non fosse, si prenderanno in considerazione per la verifica del generico piano esclusivamente le porzioni di muro che presentino continuità verticale dal piano oggetto di verifica fino alle fondazioni.


  • Le pareti portanti dell'edificio siano pressoché simmetriche in pianta in due direzioni tra loro ortogonali e siano continue dalle fondazioni alla sommità dell'edificio. In ciascuna delle due direzioni siano previste almeno due pareti di larghezza non inferiore al 30% della larghezza dell'edificio nella medesima direzione. La distanza tra queste due pareti non sia inferiore al 75% della larghezza dell'edificio nella direzione ortogonale. Almeno il 75% dei carichi verticali sia portato alle pareti che facciano parte del sistema resistente alle azioni orizzontali.
  • Nessuna altezza interpiano sia superiore a 3.5 m.
  • Il rapporto tra l'area della sezione resistente delle pareti e superficie del piano terreno non sia inferiore ai valori indicati nella tabella seguente, per ciascuna delle due direzioni ortogonali.

AREA DELLE PARETI RESISTENTI IN CIASCUNA DIREZIONE ORTOGONALE PER EDIFICI SEMPLICI

Zona sismica

Numero di piani





Tipo di struttura

Muratura ordinaria















Muratura armata





















2.8.4 Particolari costruttivi


Le strutture di fondazione devono essere realizzate in cemento armato. Dovranno essere continue, senza interruzioni in corrispondenza di aperture nelle pareti sovrastanti.

Ad ogni piano deve essere realizzato un cordolo continuo all'intersezione tra solai e pareti.

I cordoli avranno larghezza almeno pari a quella del muro. E' consentito un arretramento massimo di 6 cm da filo esterno.

L'altezza minima dei cordoli sarà pari all'altezza del solaio. L'armatura corrente non sarà inferiore a 8 cm2, le staffe avranno diametro non inferiore a 6 mm e interasse non superiore a 25 cm.

Ciascun muro costituente parte del sistema resistente alle azioni orizzontali deve essere intersecato da altri muri ad esso perpendicolari, a interasse non superiore a 7 m; i muri devono essere integri.

In corrispondenza di incroci tra pareti portanti, sono prescritte su entrambi i lati zone di parete muraria di lunghezza non inferiore ad 1 m, compreso lo spessore del muro trasversale.

Al di sopra di ogni apertura deve essere realizzato un architrave in cemento armato o in acciaio efficacemente ammorsato alla muratura.


2.9 Edifici in muratura armata


Ciascuna parete muraria realizzata in muratura armata costituisce nel suo complesso una struttura forata in corrispondenza delle aperture.

L'insieme strutturale risultante deve essere in grado di reagire alle azioni esterne orizzontali con un comportamento di tipo globale, al quale contribuisce soltanto la resistenza delle pareti nel loro piano.


2.9.1 Particolari costruttivi


Quanto indicato per la muratura ordinaria si applica anche alla muratura armata, con le seguenti eccezioni e ulteriori prescrizioni.

Ciascun muro costituente parte del sistema resistente alle azioni orizzontali deve essere intersecato da altri muri a esso perpendicolari a interasse non superiore a 9 m.

Gli architravi soprastanti le aperture potranno essere realizzati in muratura armata.

L'armatura orizzontale, non potrà avere un interasse superiore a 600 mm. Non potranno essere utilizzate barre di diametro inferiore a 5 mm. La percentuale di armatura, calcolata rispetto all'area lorda della muratura, non potrà essere inferiore al 0.05%, né superiore allo 0.5%.



L'armatura verticale dovrà essere collocata in apposite cavità o recessi. Armature verticali con sezione complessiva non inferiore a 200 mm2 dovranno essere collocate a ciascuna estremità di ogni parete portante. La percentuale di armatura, calcolata rispetto all'area lorda della muratura, non potrà essere inferiore allo 0.05%, né superiore allo 1%.

2.10 Edifici esistenti


2.10.1 Generalità


Gli edifici esistenti si distinguono da quelli di nuova progettazione per gli aspetti seguenti:


  • Il progetto riflette lo stato delle conoscenze al tempo della loro costruzione;
  • Il progetto può contenere difetti di impostazione concettuale e di realizzazione non immediatamente visibili.

Tali edifici posso essere stati soggetti a terremoti passati o ad altre azioni accidentali i cui effetti non sono manifesti.

Di conseguenza, la valutazione della sicurezza e il progetto degli interventi sono normalmente affetti da un grado di incertezza diverso da quello degli edifici di nuova progettazione. Questo comporta l'utilizzo di coefficienti di sicurezza parziali adeguatamente modificati.

E' fatto obbligo di eseguire valutazioni di sicurezza sismica e di effettuare interventi di adeguamento, in accordo con le presenti norme, nel caso in cui ne sia verificata la necessità, a chiunque intenda:


a)      Sopraelevare o ampliare l'edificio; in questo caso non sussiste l'obbligo del rispetto delle prescrizioni;

b)      Apportare variazioni di destinazione che comportino incrementi dei carichi originari superiori al 20%;

c)      Effettuare interventi strutturali volti a trasformare l'edificio mediante un sistema sistematico di opere che portino a un organismo edilizio diverso dal precedente;

d)      Effettuare interventi strutturali volti a eseguire opere e modifiche, rinnovare e sostituire parti strutturali dell'edificio, allorché detti interventi implichino sostanziali alterazioni del comportamento globale dell'edificio stesso.


Le sopraelevazione, nonché gli interventi che comportano un aumento del numero di piani sono ammissibili solamente dove siano compatibili con le larghezze delle strade su cui prospettano; è altresì ammissibile una variazione di altezza, qualora sia necessaria per l'abitabilità degli ambienti, sempre che resti immutato il numero dei piani.

Qualora si intenda effettuare interventi di tipo strutturale su singoli elementi di fabbrica, è consentito procedere senza dar luogo alle analisi e alle verifiche precedentemente descritte, a condizione che si dimostri che l'insieme delle opere previste è comunque tale da far conseguire all'edificio un maggior grado di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche.

Per gli edifici di importanza artistica, è consentito derogare da quanto prescritto nelle presenti norme, in quanto incompatibili con le esigenze di tutela e di conservazione del bene culturale.


2.10.2 Edifici esistenti in cemento armato


In relazione all'analisi strutturale dell'edificio, dopo aver curato il rilievo, si possono eseguire i seguenti interventi, a seconda delle necessità:


  • Rinforzo o ricostituzione di tutti o parte degli elementi;
  • Modifica dell'organismo strutturale: aggiunta di nuovi elementi resistenti come parenti in c.a., pareti di controvento in acciaio, cordoli di incatenamento in c.a. per le strutture murarie ecc.;
  • Modifica dell'organismo strutturale: saldatura di giunti tra corpi fabbrica, ampliamento dei giunti, eliminazione degli elementi particolarmente vulnerabili, eliminazione di eventuali piani deboli ecc.;
  • Introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo, in grado di resistere per intero all'azione sismica di progetto;
  • Eventuale trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali, per esempio con incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio;
  • Introduzione di una protezione passiva mediante strutture di controvento dissipative e/o isolamento alla base;
  • Riduzione delle masse;
  • Limitazione o cambiamento della destinazione d'uso dell'edificio;
  • Demolizione parziale o totale

2.10.3 Incamiciatura in cemento armato e in acciaio


Camicie in c.a. possono essere applicate a pilastri o pareti per conseguire:


  • Aumento della capacità portante verticale;
  • Aumento della resistenza a flessione e/o taglio;
  • Aumento della capacità deformativi;
  • Miglioramento delle giunzioni per sovrapposizione.

Lo spessore delle camicie deve essere tale da consentire il posizionamento di armature longitudinali e trasversali con un copriferro adeguato.

Nel caso la camicia non avvolga completamente l'elemento, è necessario mettere a nudo le armature nelle facce non incamiciate e collegare a quest'ultime le armature delle facce incamiciate.

Se le camicie servono ad aumentare la resistenza flessionale, le barre longitudinali devono attraversare il solaio in apposite forature continue ed essere ancorate con adeguata staffatura alle estremità del pilastro inferiore e superiore.

Se le camicie servono unicamente ad aumentare la resistenza a taglio e la deformabilità, esse devono fermarsi a circa 10 mm dal solaio.

Camice in acciaio possono essere applicate a pilastri o pareti per conseguire:


  • Aumento della resistenza a taglio;
  • Aumento della capacità deformativa;
  • Miglioramento dell'efficienza delle giunzioni per sovrapposizione.

Le camicie in acciaio applicate a pilastri rettangolari sono generalmente costituite da quattro profili angolari sui quali vengono saldate piastre continue in acciaio o bande di dimensioni ad interasse adeguati. I profili angolari possono essere fissati con resine epossidiche o semplicemente resi aderenti al calcestruzzo esistente.


2.10.4 Edifici esistenti in acciaio    


Per gli edifici esistenti con struttura portante in acciaio, gli interventi di adeguamento possono riguardare:


  • Il rinforzo o ricostruzione di tutti o parte degli elementi;
  • L'incremento della resistenza dei collegamenti;
  • L'introduzione di indebolimenti locali controllati, finalizzati ad un miglioramento del meccanismo di collasso;
  • Il miglioramento dei dettagli costruttivi nelle zone dissipative e nei collegamenti trave-colonna;
  • La modifica dell'organismo strutturale: aggiunta di nuovi elementi come controventi in acciaio;
  • La modifica dell'organismo strutturale: saldatura di giunti tra corpi di fabbrica, ampliamento dei giunti, eliminazione degli elementi particolarmente vulnerabili, eliminazione di eventuali piani deboli;
  • L'introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di resistere per intero all'azione sismica di progetto;
  • L'introduzione di una protezione passiva mediante strutture di controvento dissipative e/o isolamento alla base;
  • La riduzione delle masse;
  • La limitazione o cambiamento della destinazione d'uso dell'edificio;
  • La demolizione parziale o totale.

Per gli interventi valgono le norme relative agli edifici nuovi.


2.10.5 Edifici esistenti in muratura


Per quanto riguarda i requisiti di sicurezza e i criteri di verifica, si applicano le norme relative agli edifici di nuova costruzione.

La conoscenza della geometria strutturale di edifici esistenti in muratura deriva di regola da operazioni di rilievo. Si distinguono:


  • Rilievo sommario: comprende il rilievo dei principale elementi strutturali resistenti a taglio piano per piano, e una stima a campione dell'andamento e della rigidezza dei solai;
  • Rilievo completo: comprende il rilievo completo, piano per piano, di tutti gli elementi in muratura, il rilievo dell'andamento di tutti i solai, una valutazione accurata della loro effettiva rigidezza dei solai dovrà essere verificata sperimentalmente per campione.

I dettagli costruttivi da esaminare sono relativi ai seguenti elementi:


a)      Qualità del collocamento tra pareti ortogonali;

b)      Qualità del collegamento tra solai e pareti ad eventuale presenza di cordoli di piano;

c)      Esistenza di architravi dotate di resistenza flessionale al di sopra delle aperture;

d)      Presenza di elementi strutturali spingenti e di eventuali elementi atti a eliminare la spinta;

e)      Presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità.


Si distinguono:


  • Verifiche in situ limitate: sono basate unicamente su rilievi di tipo visivo e possono essere effettuate per campione;
  • Verifiche in situ estese ed adeguate: sono basate su rilievi di tipo visivo, effettuati ricorrendo a scrostature di intonaco, messa a nudo delle caratteristiche di immorsamento tra muri ortogonali e dei solai nelle pareti.

La qualità della muratura dovrà essere verificata: a) in situ, mediante il rilievo della tessitura muraria in superficie e in sezione; b) in laboratorio mediante la caratterizzazione di malte, pietre e/o mattoni prelevati in situ. La misura delle caratteristiche meccaniche della muratura si ottiene mediante esecuzione di prove.

Le verifiche in situ limitate, servono a completare le informazioni sulle proprietà dei materiali ottenute dalla letteratura, o dalle normativa in vigore all'epoca.

Deve essere effettuato almeno un esame per ogni tipo di muratura presente e per ogni piano dell'edificio.

Le verifiche in situ estese, servono ad ottenere informazioni quantitative sulla resistenza del materiale.

E' richiesta almeno una prova per ciascun tipo di muratura presente. Le verifiche in situ esaustive, servono ad ottenere informazioni quantitative sulla resistenza del materiale.

Sono richieste almeno tre prove per ogni tipo di muratura presente, in aggiunta delle verifiche visive.

La scelta del tipo. Della tecnica, dell'entità e dell'urgenza dell'intervento dipende dai risultati della fase di valutazione e dell'analisi degli aspetti seguenti:


  • Nel caso in cui siano state evidenziate inadeguatezze, è necessario intervenire specificamente.
  • Nel caso di edifici fortemente irregolari, l'intervento deve mirare a correggere tale sfavorevole situazione.
  • Una maggiore regolarità può essere ottenuta tramite il rinforzo di un ridotto numero di elementi e con l'inserimento di elementi aggiuntivi.
  • La trasformazione di solai flessibili in solai rigidi comporta una diversa distribuzione delle azioni agenti sulle pareti, ciò può rivelarsi favorevole o sfavorevole in funzione della geometria della struttura;
  • Sono sempre opportuni interventi volti a migliorare la capacità deformativi di singoli elementi;
  • È necessario verificare che l'introduzione di rinforzi locali non riduca la duttilità globale della struttura.

L'intervento può appartenere ad una delle seguenti categorie generali o a particolari combinazioni di esse:

  • Rinforzo, sostituzione o ricostruzione di parte degli elementi;
  • Modifica dell'organismo strutturale: aggiunta di nuovi elementi resistenti come nuovi setti murari, pareti ecc.
  • Modifica dell'organismo strutturale: saldatura di giunti tra corpi di fabbrica, ampliamento dei giunti, eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili, eliminazione di eventuali piani deboli, irrigidimento dei solai;
  • Introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo, in grado di resistere per intero all'azione sismica di progetto;
  • Eventuale trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali, per esempio incamiciatura in c.a. di tamponature non portanti.





By Calogero Migliore
























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