edifici in muratura in zona sismica - boscotrecase piccarretta

7/21/2019 Edifici in Muratura in Zona Sismica - Boscotrecase Piccarretta

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LUCIANO BOSCOTRECASE FRANCESCO PICCARRETA

EDIFICI IN MURATURA

IN ZONA SISMICA


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Luciano Boscotrecase - Francesco Piccarreta

EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA

ISBN 978-88-7758-857-9

RISTAMPA: aprile 2009

2006 by Dario Flaccovio Editore s.r.l. - tel. 0916700686 - fax 091525738

www.darioflaccovio.it [email protected]

Boscotrecase, Luciano

Edifici in muratura in zona sismica / Luciano Boscotrecase, Francesco

Piccarreta. Palermo : D. Flaccovio, 2009.

ISBN 978-88-7758-857-91. Edifici Consolidamento Zone sismiche

2. Edifici Dinamica Zone sismiche I. Piccarreta, Francesco

624.17 CDD-21 SBN Pal0216564

CIP - Biblioteca centrale della Regione siciliana Alberto Bombace

Stampa: Tipografia Priulla, Palermo, aprile 2009

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Indice


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Presentazione .............................................................................................................. pag. 13

Presentazione alla ristampa aggiornata .................................................................... 15

PARTE PRIMA

Edifici di nuova costruzione

1. Generalit .............................................................................................................. 19

2. Materiali

2.1. Malte.............................................................................................................. 21

2.2. Muratura costituita da elementi resistenti artificiali .................................... 22

2.3. Muratura costituita da elementi resistenti naturali ...................................... 22

2.4. Determinazione sperimentale della resistenza a compressione degli elementi

resistenti artificiali e naturali ........................................................................ 23

2.5. Determinazione della resistenza caratteristica a compressione degli elementi

resistenti artificiali ........................................................................................ 23

2.6. Determinazione della resistenza caratteristica a compressione degli elementi

resistenti naturali .......................................................................................... 24

3. Caratteristiche meccaniche delle murature

3.1. Murature composte da elementi resistenti artificiali pieni o semipieni........ 25

3.1.1. Resistenza caratteristica a compressione .......................................... 25

3.1.2. Resistenza caratteristica a taglio ........................................................ 26

3.2. Murature composte da elementi resistenti naturali ...................................... 26

3.2.1. Resistenza caratteristica a compressione ............................................ 26

3.2.2. Resistenza caratteristica a taglio ........................................................ 27

3.3. Muratura armata ............................................................................................ 28

4. Prescrizioni in zona sismica per materiali, murature, orizzontamenti e coperture

4.1. Materiali ........................................................................................................ 31

4.2. Murature ........................................................................................................ 31

4.3. Orizzontamenti e coperture .......................................................................... 32

5. Criteri generali di progettazione

5.1. Distanze e altezze degli edifici in muratura.................................................. 33

5.2. Regolarit di un edificio................................................................................ 34

5.3. Elementi strutturali secondari ...................................................................... 36


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6. Regole specifiche per gli edifici con struttura in muratura

6.1. Premessa........................................................................................................ 37

6.2. Criteri di progetto e requisiti geometrici ...................................................... 37

6.3. Fondazioni .................................................................................................... 38

6.4. Edifici semplici ............................................................................................ 38

7. Regole specifiche per gli edifici con struttura in muratura ordinaria

7.1. Criteri di progetto.......................................................................................... 41

7.2. Particolari costruttivi .................................................................................... 42

8. Regole specifiche per gli edifici con struttura in muratura armata

8.1. Criteri di progetto.......................................................................................... 45

8.2. Particolari costruttivi .................................................................................... 45

9. Strutture soggette a sisma

9.1. Cenni di dinamica strutturale ........................................................................ 47

9.2. Richiami di ingegneria sismica .................................................................... 49

9.2.1. Generalit ............................................................................................ 49

9.2.2. Prestazioni attese dalle strutture per edifici soggetti a sisma ............ 50

9.2.3. Valutazione delle azioni sismiche Spettri di risposta ...................... 51

9.2.4. Duttilit................................................................................................ 52

10. Azione sismica

10.1. Terreni di fondazione .................................................................................... 53

10.2. Valutazione dellazione sismica .................................................................... 54

10.2.1. Zone sismiche .................................................................................. 54

10.2.2. Descrizione dellazione sismica Spettro di risposta elastico ........ 54

10.2.3. Fattori di struttura.............................................................................. 56

10.2.4. Spettri di progetto.............................................................................. 57

10.3. Combinazione dellazione sismica con le altre azioni.................................. 59

10.4. Combinazione delle componenti dellazione sismica .................................. 59

10.5. Fattori di importanza .................................................................................... 60

10.6. Valutazione degli spostamenti ...................................................................... 60

11. Metodi di analisi

11.1. Premessa........................................................................................................ 61

11.2. Modellazione della struttura.......................................................................... 62

11.3. Analisi statica lineare .................................................................................... 63

11.3.1. Generalit .......................................................................................... 63

11.3.2. Forze ai piani .................................................................................... 65

11.3.3. Analisi della struttura ........................................................................ 66


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11.4. Analisi statica non lineare ............................................................................ 70

11.4.1. Generalit .......................................................................................... 70

11.4.2. Analisi pushover................................................................................ 71

11.4.3. Problemi di modellazione.................................................................. 78

11.5. Analisi dinamica modale .............................................................................. 79

11.5.1. Generalit .......................................................................................... 79

11.5.2. Modello ad n gradi di libert ............................................................ 79

11.5.3. Analisi sismica modale per edifici con struttura in muratura .......... 86

11.6. Analisi dinamica non lineare ........................................................................ 89

11.7. Azione sismica ortogonale al piano delle pareti .......................................... 90

11.7.1. Generalit .......................................................................................... 90

11.7.2. Valutazione del primo periodo di vibrazione della struttura ............ 92

11.7.3. Valutazione dei periodi propri e dei momenti flettenti nelle pareti .. 93

12. Verifiche di sicurezza per gli edifici in muratura ordinaria

12.1. Generalit ...................................................................................................... 99

12.2. Verifiche di sicurezza per edifici studiati a mezzo di analisi

lineare Stato limite ultimo.......................................................................... 99

12.2.1. Pressoflessione nel piano .................................................................. 99

12.2.2. Verifiche a taglio per scorrimento .................................................... 100

12.2.3. Verifica a taglio per crisi da trazione ................................................ 101

12.2.4. Pressoflessione fuori del piano ........................................................ 105

12.2.5. Travi in muratura .............................................................................. 107

12.3. Verifiche di sicurezza per edifici studiati a mezzo di analisilineare Stato limite di danno ...................................................................... 108


statica non lineare Stato limite ultimo ...................................................... 108

12.4.1. Premessa............................................................................................ 108

12.4.2. Crisi per pressoflessione nel piano .................................................. 110

12.4.3. Crisi da taglio per scorrimento.......................................................... 110

12.4.4. Crisi da taglio per fessurazione diagonale........................................ 111


non lineare Stato limite di danno .............................................................. 111

13. Verifiche di sicurezza per gli edifici in muratura armata

13.1. Generalit ...................................................................................................... 113


lineare Stato limite ultimo.......................................................................... 113

13.2.1. Ipotesi di base per le verifiche a pressoflessione nel piano e fuori

del piano............................................................................................ 113

13.2.2. Campi di rottura ................................................................................ 114

13.2.3. Metodo approssimato........................................................................ 116


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13.2.4. Domini di rottura adimensionalizzati................................................ 119

13.2.5. Verifiche a pressoflessione nel piano................................................ 120

13.2.6. Verifiche a taglio .............................................................................. 125

13.2.7. Verifica a pressoflessione fuori del piano ........................................ 127

13.2.8. I principi di gerarchia delle resistenze.............................................. 128


lineare Stato limite di danno ...................................................................... 128


statica non lineare Stato limite ultimo ...................................................... 128

13.4.1. Premessa............................................................................................ 128

13.4.2. Crisi per pressoflessione nel piano .................................................. 128

13.4.3. Crisi da taglio.................................................................................... 128


statica non lineare Stato limite di danno.................................................... 129

14. Applicazioni ........................................................................................................ 131

14.1. Analisi statica lineare .................................................................................... 131

14.2. Analisi statica non lineare ............................................................................ 146

14.3. Analisi dinamica modale .............................................................................. 154

PARTE SECONDA

Edifici esistenti

15. Ledilizia esistente. Quadro generale................................................................ 167

15.1. Introduzione .................................................................................................. 168

15.2. Ricadute normative e nuova classificazione sismica .................................... 173

15.3. Evoluzione normativa: il 900........................................................................ 175

15.3.1. La situazione normativa nellItalia pre-unitaria e di fine 800:

disposizioni antisismiche tradizionali, ripercussioni ad oggi .......... 175

15.3.2. La normativa antisismica del secolo scorso, dopo i grandi terremoti

del primo novecento (Messina, 1908; Marsica, 1915) .................... 176

15.3.3. La tradizione operativa: considerazioni e confronti ........................ 179

15.3.4. Le esperienze jugoslave, il metodo POR. Levoluzione

delle conoscenze: dalle regole costruttive tradizionali

allaccertamento della sicurezza ...................................................... 180

15.3.5. Gli interventi su larga scala nel territorio italiano ............................ 180

15.4. Ledilizia storica e ledilizia recente ............................................................ 185

15.4.1. Considerazioni introduttive .............................................................. 185

15.4.2. Le pareti e i pilastri in muratura ...................................................... 187

15.4.3. Strutture murarie di piano ................................................................ 201

15.4.4. Solai in legno .................................................................................... 204


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15.4.5. Solai in ferro...................................................................................... 207

15.4.6. Solai in calcestruzzo armato ............................................................ 211

15.4.7. Coperture a tetto................................................................................ 216

15.4.8. Scale .................................................................................................. 234

15.5. Cenni di storia delle tecniche costruttive...................................................... 235

15.5.1. Introduzione...................................................................................... 235

15.5.2. Le radici della scienza del costruire. Leonardo da Vinci,

fra intuizione e rigore sperimentale.................................................. 235

15.5.3. Il fervore del secolo XVII: da Galilei a Mariotte ed a Hooke,

passando per le grandi realizzazioni murarie in Francia.................. 236

15.5.4. Il rigore del secolo XVIII: la matematica e la scienza sperimentale,

la scuola italiana .............................................................................. 238

15.5.5. Le innovazioni del secolo XIX .......................................................... 243

15.5.6. Le convergenze del secolo XX .......................................................... 245

16. Problematiche del rilievo

16.1. Introduzione .................................................................................................. 247

16.2. Il rilievo geometrico...................................................................................... 248

16.3. Il rilievo costitutivo ...................................................................................... 248

16.4. Connotazione storica .................................................................................... 249

16.5. Analisi del quadro fessurativo ...................................................................... 249

16.6. Diagnostica. Prove sperimentali in sito ........................................................ 256

16.7. Il rilievo statico ............................................................................................ 263

16.8. I livelli di conoscenza .................................................................................. 277

17. La verifica della sicurezza

17.1. Introduzione .................................................................................................. 279

17.2. Adeguamento e miglioramento antisismico.................................................. 279

17.3. Le tecniche dintervento................................................................................ 281

17.3.1. Organizzazione tipologica ................................................................ 281

17.3.2. Materiali impiegati. Effetti prodotti .................................................. 282

17.3.3. Interventi in fondazione .................................................................... 284

17.3.4. Interventi su pareti murarie di elevazione......................................... 289

17.3.5. Interventi su pilastri murari .............................................................. 301

17.3.6. Interventi sugli elementi di orizzontamento .................................... 303

17.3.7. Interventi sulle coperture .................................................................. 308

17.3.8. Riepilogo .......................................................................................... 309

17.4. Aspetti di modellazione strutturale .............................................................. 309

18. Modellazione e analisi

18.1. Premesse........................................................................................................ 311


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18.2. Analisi cinematica lineare e non lineare ...................................................... 312

18.2.1. Analisi cinematica lineare ................................................................ 312

18.2.2. Analisi cinematica non lineare .......................................................... 315

18.3. Meccanismi di I modo. Analisi cinematica lineare ...................................... 317

18.3.1. Ribaltamento di parete monopiano .................................................. 317

18.3.2. Cinematismo per rottura interna in parete incatenata ...................... 322

18.3.3. Cinematismo per ribaltamento composto di parete monopiano ...... 326

18.3.4. Ribaltamento di parete con due piani .............................................. 329

18.4. Meccanismi di II modo ................................................................................ 332

18.4.1. Generalit .......................................................................................... 332

18.4.2. Pannello murario soggetto a forze complanari ................................ 333

18.4.3. Parete con aperture............................................................................ 336

18.5. Considerazioni conclusive sullanalisi cinematica ...................................... 340

18.6. Valutazione della sicurezza per edifici in muratura esistenti........................ 340

18.6.1. Generalit .......................................................................................... 340

18.6.2. Analisi e verifiche ............................................................................ 342

19. Il progetto di consolidamento ............................................................................ 345

19.1. Criteri dimpostazione .................................................................................. 345

19.2. Interventi provvisori di salvaguardia della sicurezza.................................... 347

19.3. Intervento di restauro e protezione antisismica del Palazzo Pretorio

a Gubbio........................................................................................................ 349

19.3.1. Introduzione...................................................................................... 349

19.3.2. Il complesso monumentale della Piazza Grande e le vicendecostruttive del Palazzo Pretorio ........................................................ 354

19.3.3. Il sisma umbro-marchigiano del 1997 e la perizia di agibilit

del Palazzo. Manifestazione e carattere dei dissesti ........................ 361

19.3.4. Lintervento di restauro e miglioramento antisismico: scelte

progettuali, variazioni in corso dopera, analisi e valorizzazione

delle emergenze architettoniche ...................................................... 363

20. Cerchiature e contenimenti di pilastri: analisi del beneficio

20.1. Introduzione .................................................................................................. 367

20.2. Approccio sperimentale ................................................................................ 368

20.3. Impostazione analitica .................................................................................. 369

Appendice A

Norme tecniche per le Costruzioni D.I. 14.09.05.................................................... 373

Appendice B

Norme tecniche per le Costruzioni D.M. 14.01.08 ................................................ 389

Bibliografia ................................................................................................................ 413


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LOrdinanza 3274 del 20 marzo 2003 nasce sullonda emotiva generata dai tragici eventi

dovuti al sisma del Molise del 31 ottobre 2002 e si inserisce a colmare un ritardo nel periodi-

co aggiornamento normativo, in particolare in quello sismico.

Tale Ordinanza tuttavia risente della grande celerit con cui stata concepita e realizzata, per

cui successivamente, con la Ordinanza 3316 ed in via definitiva con la Ordinanza 3431, sisono meglio tarate e messe a punto numerose prescrizioni conseguenti allavvenuto progres-

so scientifico, alla necessit di aderire maggiormente agli Eurocodici e forse anche a rispon-

dere alle istanze del mondo professionale.

In definitiva lOrdinanza 3431 pienamente in linea con la pi aggiornata Ricerca scientifi-

ca consolidata, circostanza che forse per la prima volta si verifica in pieno in una Normativa.

Questa richiamata circostanza se da un lato qualifica positivamente il testo normativo, dal-

laltro rappresenta una vera svolta nella vita professionale dei Progettisti strutturali.

Da qui la necessit per i progettisti di un aggiornamento culturale rispetto a consolidate pro-

cedure di analisi che pur hanno presentato nel tempo una loro evoluzione.

Oggi sono necessarie al progettista solide basi di conoscenza anche di dinamica, di ingegne-

ria sismica e di analisi non lineare. Questa necessit confermata, per i professionisti, dainumerosi corsi di aggiornamento promossi dagli Ordini degli Ingegneri e, per le generazioni

in formazione, dalla continua evoluzione dei Corsi Universitari.

Sollecitati dallEditore, abbiamo deciso quindi, con questo volume, di fornire un contributo

allevoluzione culturale in atto. Si scelto lambito della costruzione muraria, caratterizzata

nel tempo dal passaggio da un dimensionamento per analogia, ad una progettazione basata

sullanalisi strutturale e sulle verifiche alle tensioni in primo tempo ed agli stati limite

oggi.

Di pari importanza la considerazione che, nel settore dellesistente, le costruzioni in mura-

tura rappresentano una cospicua parte del patrimonio edilizio, in particolare storico.

Obiettivo di questo volume quindi di costituire un percorso il pi possibile completo, cheparte dai modelli semplici della Dinamica Strutturale e dalle nozioni di base dellIngegneria

sismica, si sviluppa attraverso i metodi di analisi lineari e non, sino a pervenire alle verifiche

di sicurezza agli Stati Limite ultimo e di danno.

Questo percorso stato seguito sia per gli edifici di nuova costruzione che per gli esistenti ed

sempre accompagnato da una esemplificazione numerica di dettaglio.

Il volume suddiviso in due parti, relative rispettivamente agli edifici di nuova costruzione,

in muratura ordinaria o armata, ed agli edifici esistenti. In particolare, per quanto riguarda le

nuove costruzioni in muratura, la Prima Parte articolata con una introduzione sui materiali,

con le relative prescrizioni per la zona sismica, con i Criteri generali di progettazione.

Seguono i Cenni di Dinamica e lintroduzione dellIngegneria Sismica, la valutazione

Presentazione


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dellAzione Sismica, i metodi di analisi e le verifiche di sicurezza per la muratura sia ordina-

ria che armata. La Prima Parte si conclude con un capitolo dedicato alle Applicazioni.

La Seconda Parte, che utilizza con le dovute accortezze metodologie definite nella Prima

Parte, si sviluppa sui temi della conoscenza dellorganismo costruttivo, delle tecniche di

intervento, della modellazione ed analisi strutturale sotto sisma.

Il primo tema comprende la descrizione tipologica dellorganismo costruttivo, una sintetica

Storia delle Tecniche costruttive nel loro sviluppo temporale, lanalisi di consistenza e di con-

servazione nello stato di fatto, una metodologia di prima approssimazione per lanalisi dello

stato di sollecitazione in opera.

Segue una rassegna critica delle tecniche dintervento, corredata da esemplificazioni esecutive.

La definizione dello stato di sollecitazione sotto sisma, prima e dopo lintervento, rientra nel-

lambito dei problemi di modellazione ed analisi. In particolare in tale ambito viene introdot-

ta lanalisi cinematica per meccanismi locali.

Conclude lesposizione la definizione del Progetto di consolidamento, accompagnata dalla

descrizione di un intervento realizzato per un Edificio storico.

A lavoro virtualmente concluso, sono state pubblicate in data 23.09.05 le Norme Tecniche perle Costruzioni che comprendono anche le prescrizioni per la progettazione in presenza di

azioni sismiche.

Tale Normativa conferma tra laltro la validit della Ordinanza 3431, nel rispetto dei livelli

di sicurezza stabiliti nella presente norma.

Per le Costruzioni in muratura in particolare, le variazioni introdotte nelle Norme Tecniche

sono essenzialmente quantitative, mentre le metodologie di analisi e verifiche introdotte

dallOrdinanza 3431 restano pienamente valide.

Per tali motivi si deciso di riportare in una Appendice le diversit introdotte dalle Norme

Tecniche anche complete di una esemplificazione numerica.

Resta negli autori la speranza di avere centrato lobiettivo posto, insieme con la consapevo-lezza che il volume non pretende di esaurire in tutto le tematiche affrontate.

Saremo quindi grati ai colleghi Ingegneri ed Architetti impegnati nella vita professionale, per

tutti quei suggerimenti che potranno contribuire in futuro ad un miglioramento dei contenuti

di questo volume.

Ringraziamo, infine, Dario Flaccovio e i suoi collaboratori che con grande competenza e pro-

fessionalit, hanno reso possibile la realizzazione di questo volume.

Gli autori


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Presentazione

alla ristampa aggiornata

Lo spirito alla base della prima edizione del presente testo, finita di stampare nel luglio 2006,

stato presentare ed applicare alle costruzioni murarie le nuove norme antisismiche contenu-

te nelle Ordinanze del Presidente del Consiglio dei Ministri (in varie edizioni a partire dal

marzo 2003 {2}) evidenziandone i riflessi sulla progettazione delle nuove costruzioni e degli

interventi sullEdilizia esistente.

A testo ormai ultimato, era stata emanata ledizione 2005 delle Norme Tecniche per le

Costruzioni {9}: un testo generale che riguarda i diversi tipi di materiali, tipologie, azioni. Di

ci si era tenuto conto, ad immediato ridosso della stampa del libro, inserendo una appendice

che conteneva le (limitate) varianti introdotte relativamente alle costruzioni in muratura.

Lequilibrio normativo allora raggiunto stato nuovamente modificato dalledizione 2008

delle Norme Tecniche per le Costruzioni {10}: edizione che diventer vincolante a partire dal

30 giugno 2010. Fino a tale data il D.L. cosiddetto milleproroghe 2009 conserva la validi-

t anche di tutto il precedente pacchetto normativo con leccezione delle opere a carattere

strategico, per le quali le NTC 2008 sono gi vincolanti che va dal D.M. 20 novembre 1987

{1} alle NTC 2005. In questo quadro possibile operare la scelta del testo normativo da appli-care per la singola progettazione.

Come si vede, ci si trova in una situazione normativa in possibile evoluzione, considerato

lavvenuto cambiamento della compagine governativa italiana. Pertanto, in attesa della pros-

sima scadenza al termine del mese di giugno 2010 e di eventuali nuovi indirizzi normativi, si

deciso di procedere a una ristampa aggiornata, con una seconda appendice, relativa alle

novit introdotte dalle NTC 2008: fondamentali, tra queste, la classificazione sismica pun-

tuale del territorio nazionale e la valutazione dellazione sismica.

Per facilitare lidentificazione delle novit introdotte, a pi di pagina di ogni capitolo o para-

grafo interessato da modifiche, sono riportati ed evidenziati i corrispondenti riferimenti alle

NTC 2008.

In definitiva questa prima ristampa contiene quindi le innovazioni pi significative introdot-

te dalle NTC 2008. Una nuova edizione, del tutto organica, invece rimandata a tempi di rag-

giunta certezza normativa.

Gli autori


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Parte Prima

Edifici di nuova costruzione


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1Generalit

Gli edifici in muratura di nuova costruzione sono realizzati con elementi resistenti artificialio naturali collegati da malta.Un insieme di elementi resistenti organizzato in un elemento strutturale definito muro.Linsieme dei muri portanti di un edificio costituisce la struttura portante verticale delledifi-cio stesso. I muri sono disposti in genere secondo due direzioni ortogonali e possono cos

distinguersi: muri longitudinali esterni; muri trasversali esterni; muro o muri di spina; muri trasversali interni.

Le intersezioni devono essere tali da garantire un adeguato vincolo tra i muri stessi.A livello di piano i muri sono collegati da impalcati rigidi, di solito orizzontali.Gli impalcati sono realizzati da cordoli di piano e solai.I solai possono essere realizzati con elementi portanti in acciaio o in c.a. normale o parzial-mente precompresso (ad esempio con travetti prefabbricati in c.a.p. completati in opera).

I cordoli di piano hanno la funzione di trasmettere i carichi verticali dai solai ai muri vertica-li; inoltre essi assicurano sia la cerchiatura delledificio, che incrementa notevolmente la capa-cit di assorbimento delle azioni orizzontali, che il collegamento tra muri longitudinali e tra-sversali, funzionando da catena.Le strutture portanti verticali ed orizzontali devono costituire un insieme scatolare (fig. 1.1)che garantisca quindi lassorbimento delle azioni verticali ed orizzontali (vento o sisma).La normativa di riferimento1 nel progetto o verifica di un edificio in muratura :

{1}D.M. 20 novembre 1987Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e peril loro consolidamento.

{2}Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri del 20.03.2003 n. 3274.Normativa tecnica per le costruzioni in zona sismica e connessa classificazione sismicadel territorio nazionale.

{3}Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri del 2.10.2003 n. 3316.Modifiche ed integrazioni allOrdinanza del Presidente del C.M. n. 3274 del 20.03.2003.

{4}Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri del 3.05.2005 n. 3431.Ulteriori modifiche ed integrazioni allOrdinanza del Presidente del Consiglio deiMinistri n. 3274 del 20 marzo 2003.

1 In questo elenco di normative vanno aggiunte le Norme Tecniche per le Costruzioni ed. 2005 {9} e ed.2008 {10}, illustrate rispettivamente in Appendice A ed Appendice B.


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Oltre tali normative, verranno considerati, se necessario, i seguenti Eurocodici:

{5}Eurocodice 6Progettazione delle strutture in muratura.

{6}Eurocodice 8Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture.

Fig. 1.1


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2Materiali1

2.1. MALTELa normativa {1} in sintesi prescrive:

lacqua per gli impasti deve essere limpida, priva di sostanze organiche o grassi, non deveessere aggressiva n contenere solfati o cloruri in percentuale dannosa;

la sabbia da impiegare per il confezionamento delle malte deve essere priva di sostanzeorganiche, terrose o argillose.

Le calci aeree, le pozzolane ed i leganti idraulici devono possedere le caratteristiche tecnicheed i requisiti previsti dalle vigenti normative.Limpiego di malte premiscelate pronte per luso consentito purch ogni fornitura sia certi-ficata dal fornitore con indicazione del gruppo della malta, il tipo e la quantit dei leganti edegli eventuali additivi.Le tipologie di malta e la loro composizione sono indicate nella successiva tabella.

Alla malta cementizia si pu aggiungere una piccola quantit di calce aerea con funzione pla-stificante.Ai fini della equivalenza di altri tipi di malta con le classi innanzi descritte, viene stabilito chela resistenza media a compressione deve avere valori non inferiori ai seguenti:

Poich la normativa {4} richiede, per le malte, una resistenza caratteristica non inferiore a 5MPa, risultano escluse in zona sismica le malte M4. Sono in ogni caso da preferire le maltecementizie.

Classe Tipo di malta Cemento Calce aerea Calce idraulica Sabbia Pozzolana

M 4 Idraulica - - 1 3 -

M 4 Pozzolanica - 1 - - 3

M 4 Bastarda 1 - 2 9 -

M 3 Bastarda 1 - 1 5 -

M 2 Cementizia 1 - 0,5 4 -

M 1 Cementizia 1 - - 3 -

12 N/mm2 per lequivalenza alla malta M1



2,5 N/mm2 per lequivalenza alla malta M4

1 Laggiornamento alle NTC 2005 e 2008 riportato ai paragrafi A.4.1 e B.4.1.


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2.2. MURATURA COSTITUITA DA ELEMENTI RESISTENTI ARTIFICIALILa muratura costituita da elementi aventi generalmente forma parallelepipeda, posti inopera in strati regolari di spessore costante e legati tra loro tramite malta.Gli elementi resistenti possono essere in:

laterizio normale; laterizio alleggerito in pasta; calcestruzzo normale; calcestruzzo alleggerito.

Gli elementi resistenti artificiali possono avere sia forature verticali che orizzontali.Gli elementi sia in laterizio che in calcestruzzo si distinguono in base alla percentuale di fora-tura nelle seguenti categorie:

Indicata con A larea lorda della faccia dellelemento, e con f larea media della sezione nor-male di un foro, deve essere:

Per altri dettagli sui fori si rimanda alla stessa nomativa {1}.

2.3. MURATURA COSTITUITA DA ELEMENTI RESISTENTI NATURALILa muratura costituita da elementi in pietra legati tra di loro tramite malta.Le pietre, che si ricavano in genere per abbattimento di rocce, devono essere non friabili osfaldabili, resistenti al gelo per murature esposte agli agenti atmosferici, non devono conte-

nere in misura sensibile sostanze solubili o residui organici.Le pietre inoltre devono presentarsi monde da cappellaccio e da parti alterate.Limpiego di elementi provenienti da murature esistenti subordinato al soddisfacimento deirequisiti sopra elencati ed al ripristino della freschezza delle superfici a mezzo di pulitura elavaggio delle superfici stesse.Le murature costituite da elementi resistenti naturali si distinguono nei seguenti tipi:

MURATURA IN PIETRA NON SQUADRATA

Composta con pietrame di cava grossolanamente lavorato, posto inopera in strati pressoch regolari.

MURATURA LISTATA Costituita come la muratura in pietra non squadrata, ma intercalata dafasce in conglomerato semplice o armato oppure da ricorsi orizzonta-

Elementi pieni 15%

Elementi semipieni 15% < 45%

Elementi forati 45% < 55%

Elementi pieni in laterizio f 9 cm2

Elementi semipieni in laterizio f 12 cm2

Elementi forati in laterizio f 15 cm2

Elementi in calcestruzzo con

A 900 cm2 f 0.10 A

Elementi in calcestruzzo conA > 900 cm

2 f 0.15 A


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li costituiti da almeno due filari in laterizio pieno, posti ad interassenon superiore a m 1.6 ed estesi a tutta la lunghezza ed a tutto lo spes-sore del muro.

MURATURA IN PIETRA SQUADRATA

Composta con pietre di geometria pressoch parallelepipeda poste in

opera in strati regolari.

2.4. DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA RESISTENZA A COMPRESSIONEDEGLI ELEMENTI RESISTENTI ARTIFICIALI E NATURALI

La normativa {1} fissa le modalit di prova per tale determinazione. In sintesi si stabiliscequanto segue:

la produzione degli elementi resistenti sia naturali che artificiali per ogni stabilimento diproduzione (elementi artificiali) o per ogni cava (elementi naturali) deve essere controlla-ta almeno annualmente, e per le cave ogni qualvolta cambino la natura e le caratteristiche

meccaniche del materiale; il controllo di accettazione in cantiere, eventualmente richiesto dal direttore dei lavori,

sar effettuato su uno o pi campioni ciascuno di tre elementi da provare a rottura percompressione.

Per ogni campione, indicata con f1, f2, f3 la resistenza a compressione dei relativi elementi, edessendo:

f1 < f2 < f3

il controllo positivo se risultano verificate le due condizioni:

(f1 + f2 + f3)/ 3 1.20 fbk; f1 0.90 fbk

essendo fbk resistenza caratteristica a compressione indicata dal produttore.

2.5. DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA CARATTERISTICA A COMPRESSIONEDEGLI ELEMENTI RESISTENTI ARTIFICIALI

La resistenza caratteristica a compressione nella direzione dei carichi verticali, rappresentaquella resistenza al di sotto della quale ci si deve attendere di trovare solo il 5% della popo-

lazione di tutte le misure di resistenza.Con riferimento ad un numero minimo di 30 elementi, la resistenza fbi del generico elemento definita da: fbi = N/A; in tale espressione N rappresenta il carico di rottura in direzione orto-gonale al piano di posa ed A larea lorda della faccia delimitata dal suo perimetro.La resistenza caratteristica fbk si valuta con lespressione:

fbk = fbm (1 - 1.64 )confbm = fbi/n, dove n il numero di elementi provati; = s/f bm (coefficiente di variazione);s = stima dello scarto quadratico medio;


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(la sommatoria estesa agli n elementi provati).

Il valore fbk non accettabile se > 0.2.La resistenza caratteristica a compressione in direzione ortogonale ai carichi verticali e nelpiano della muratura sar ricavata in funzione della resistenza media :

La resistenza media riferita a prove su un minimo di 6 campioni.

2.6. DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA CARATTERISTICA A COMPRESSIONEDEGLI ELEMENTI RESISTENTI NATURALI

La resistenza media a compressione fbm per le pietre, esclusi i tufi, si determina sulla base diquanto prescritto nel Regio Decreto 16.11.1939 n. 2232 relativo alle norme per laccettazio-

ne delle pietre naturali.Per i tufi, la resistenza media a compressione fbm si determina su campioni di trenta elementida provare nella direzione di lavoro.Non sono ammessi tufi con fbm < 20 kg/cmq e per i quali il singolo elemento presenti resi-stenza a compressione inferiore a 15 kg/cmq.Per tutti gli elementi resistenti naturali si assume:

fbk = 0.75 fbm

f fbk bm

= 0.7

fbm

sf fbm bi=

( )2

n-1


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3Caratteristiche meccaniche

delle murature1

Le murature vengono classificate in funzione di due propiet fondamentali: la resistenzacaratteristica a compressione fk e la resistenza caratteristica a taglio fvk.Note tali propriet ed in assenza di una determinazione sperimentale, si possono valutare imoduli elastici con le relazioni che seguono:

modulo di elasticit normale secante: E =1000 fk

modulo di elasticit tangenziale secante: G = 0.4 E.Tutto quanto detto in questo capitolo non in alcun modo applicabile a murature di edifici esi-stenti, per le quali verranno fornite indicazioni specifiche nella seconda parte di questo volume.

3.1. MURATURE COMPOSTE DA ELEMENTI RESISTENTI ARTIFICIALI PIENI O SEMIPIENI3.1.1. Resistenza caratteristica a compressione

La resistenza caratteristica a compressione della muratura in esame si determina sperimental-mente con le modalit indicate nellallegato 2 della normativa {1}, ovvero per muratureassemblate con elementi pieni o semipieni si valuta in funzione delle propriet dei suoi com-

ponenti con la tabella successiva.La tabella valida per murature aventi giunti orizzontali e verticali riempiti con malta con lecaratteristiche di cui al paragrafo 2.1 e di spessore compreso tra i 5 ed i 15 mm.In ogni caso in progetto deve essere indicata la resistenza caratteristica a compressione fk pre-vista. Quando sia richiesto un valore fk > 8 N/mm

2, necessario il controllo sperimentale difk con le modalit indicate nel citato all.2.

Resistenza caratteristica a

compressione fbk dellelemento

N/ mm2

Malta tipo M1

N/mm2

Malta tipo M2

N/mm2

Malta tipo M3

N/mm2

Malta tipo M4

N/mm2

2.0 1.2 1.2 1.2 1.2

3.0 2.2 2.2 2.2 2.0

5.0 3.5 3.4 3.3 3.0

7.5 5.0 4.5 4.1 3.5

10.0 6.2 5.3 4.7 4.1

15.0 8.2 6.7 6.0 5.1

20.0 9.7 8.0 7.0 6.1

30.0 12.0 10.0 8.6 7.2

40.0 14.3 12.0 10.4 -

1 Laggiornamento alle NTC 2005 e 2008 riportato ai paragrafi A.4.2.2 e B.4.2.


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3.1.2. Resistenza caratteristica a taglio

La resistenza caratteristica a taglio della muratura in assenza di carichi verticali fvk0 si deter-mina sperimentalmente come indicato nel gi citato allegato 2 (normativa {1}).Per le murature costituite da elementi resistenti artificiali pieni o semipieni tale resistenzacaratteristica pu essere valutata in funzione delle propriet dei suoi componenti.

Premesso che si definisce resistenza caratteristica a taglio fvk della muratura la resistenzaalleffetto combinato delle forze orizzontali e verticali agenti nel piano del muro, tale resi-stenza si determina con la relazione:

fvk = fvk0 + 0.4 nconfvk0 resistenza caratteristica a taglio della muratura in assenza di carichi verticali;n tensione normale media dovuta ai carichi verticali agenti nella sezione da verificare.

Il valore di fvk0 fornito nelle due seguenti tabelle, valide per murature aventi giunti orizzon-tali e verticali riempiti con malta con le caratteristiche di cui al paragrafo 2.1 e di spessorecompreso tra i 5 ed i 15 mm.

Per le murature formate da elementi semipieni o forati si deve assumere fvk fvklim, dove fvklimviene valutato in funzione del valore caratteristico della resistenza degli elementi in sensoorizzontale e nel piano del muro:

fvklim = 1.4

3.2. MURATURE COMPOSTE DA ELEMENTI RESISTENTI NATURALI3.2.1. Resistenza caratteristica a compressioneLa resistenza caratteristica a compressione della muratura si determina sperimentalmente sucampioni della stessa muratura, con le modalit riportate nellallegato 2 della normativa {1}.In via alternativa la resistenza caratteristica a compressione si valuta in funzione delle carat-teristiche dei suoi componenti con la successiva tabella.La tabella valida per murature con giunti orizzontali e verticali riempiti con malta con lecaratteristiche di cui al paragrafo 2.1 e di spessore compreso tra i 5 ed i 15 mm.

fbk

fbk

Resistenza caratteristica

a compressione fbk

dellelemento N/mm2

Tipo di maltafvk0

N/mm2

fbk 15 M1 - M2 - M3 - M4 0.20

fbk > 15 M1 - M2 - M3 - M4 0.30

Elementi artificiali in laterizio pieni e semipieni


a compressione fbk

dellelemento N/mm2

Tipo di malta fvk0N/mm

2

fbk 3 M1 - M2 - M3 - M4 0.10

fbk > 3 M1 - M2 - M3 0.20

fbk > 3 M4 0.10

Elementi artificiali in calcestruzzo pieni e semipieni


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Si assume convenzionalmente, nelluso di tale tabella, come resistenza caratteristica a com-pressione degli elementi resistenti fbk il valore:

fbk = 0.75 fbm

con fbm

resistenza media degli elementi in pietra squadrata, deteminata come prescritto nel-lallegato 1 della normativa {1}.

Sono ammesse interpolazioni ma mai estrapolazioni.

In ogni caso la resistenza caratteristica a compressione della muratura richiesta deve essereindicata in progetto. Se in progetto la resistenza caratteristica richiesta fk risulta maggiore oeguale a 8 N/mm2, la direzione lavori deve procedere ai controlli sperimentali di cui al gicitato allegato 2.

3.2.2. Resistenza caratteristica a taglio

La resistenza caratteristica a taglio della muratura in assenza di carichi verticali fvko si deter-mina sperimentalmente su campioni della stessa muratura, con le modalit di cui al citato all.2 della normativa {1}.In via alternativa la resistenza caratteristica a taglio fvk0 si valuta in funzione delle caratteri-stiche dei suoi componenti con la successiva tabella.

La tabella valida per murature con giunti orizzontali e verticali riempiti con malta con lecaratteristiche di cui al paragrafo 2.1 e di spessore compreso tra i 5 ed i 15 mm.


a compressione fbk

dellelemento

N/mm2

Malta tipo M1

N/mm2

Malta tipo M2

N/mm2

Malta tipo M3

N/mm2

Malta tipo M4

N/mm2

1.5 1.0 1.0 1.0 1.0

3.0 2.2 2.2 2.2 2.0

5.0 3.5 3.4 3.3 3.0

7.5 5.0 4.5 4.1 3.5

10.0 6.2 5.3 4.7 4.1

15.0 8.2 6.7 6.0 5.1

20.0 9.7 8.0 7.0 6.1

30.0 12.0 10.0 8.6 7.2

40.0 14.3 12.0 10.4 -


a compressione fbk

dellelemento N/mm2

Tipo di maltafvk0

N/mm2

fbk 3 M1 - M2 - M3 - M4 0.1

fbk > 3 M1 - M2 - M3 0.2

fbk > 3 M4 0.1

Valore di fvk0 per murature formate da elementi naturali in pietra squadrata

Valore di fk per murature formate da elementi naturali in pietra squadrata


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La resistenza caratteristica a taglio della muratura fvk, definita come resistenza alleffettocombinato delle forze orizzontali e dei carichi verticali agenti nel piano del muro, si valutaancora con la formula:

fvk = fvk0 + 0.4 n

conn

tensione normale media per effetto dei carichi verticali agenti nella sezione.

3.3. MURATURA ARMATALa muratura armata nasce con la necessit di migliorare le caratteristiche della muratura, inparticolare per quanto riguarda lassorbimento di forti azioni orizzontali dovute allazionesismica.Le prime applicazioni sono relative a murature rinforzate con elementi lignei orizzontali everticali, irrigiditi da elementi diagonali.Un esempio si pu trovare nelle case antisismiche proposte da Vivenzio al governo borboni-co dopo il terremoto del 1783; tale tipologia, detta casa baraccata, forn poi buone prestazioni

in occasione del terremoto di Messina del 1908.Oggi si definisce muratura armata una muratura rinforzata con barre di armatura diffuse nellamuratura ovvero concentrate in particolari regioni del pannello murario.La muratura realizzata con elementi artificiali semipieni dotati di alloggiamenti o scanala-ture tali da consentire la posa delle armature verticali ed orizzontali.Gli elementi artificiali avranno le caratteristiche meccaniche viste al paragrafo 2.2.Si adoperano esclusivamente malte cementizie del tipo M1 o M2 ovvero calcestruzzo nellezone da riempire in corrispondenza delle armature.Le armature saranno del tipo Fe B 38 k ovvero Fe B 44 k, ad aderenza migliorata.La muratura armata con armatura diffusa caratterizzata da elementi metallici disposti adintervalli regolari sia in direzione orizzontale che verticale (figure 3.1 e 3.2).

Fig. 3.1a.Armatura verticale diffusa Fig. 3.1b.Armatura orizzontale nei giunti di malta

Fig. 3.2.Armatura verticale diffusa


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Larmatura orizzontale si realizza con tralicci o semplici barre come in figura 3.1b.Nel primo caso i tralicci sono posizionati in corrispondenza dei ricorsi di malta del necessariospessore; nel caso di armatura con semplici barre, queste possono essere posizionate come peri tralicci ovvero disposte in apposite scanalature dei blocchi. Le armature verticali sono costi-tuite da barre che corrono in appositi alloggiamenti ottenuti con una opportuna sagomatura deiblocchi, tale da consentire lo sfalsamento tra i blocchi disposti in due corsi successivi.La muratura armata con armatura concentrata caratterizzata da elementi metallici disposti intravetti e pilastrini in calcestruzzo, che delimitano riquadri di muratura; i pilastrini possonoessere anche di spessore maggiore rispetto a quello della muratura. Larmatura orizzontalepu anche disporsi in apposite scanalature dei blocchi.Un esempio di armatura verticale concentrata presentato in figura 3.3.

Fig. 3.3.Armatura verticale concentrata


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4Prescrizioni in zona sismica per materiali,

murature, orizzontamenti e coperture

4.1. MATERIALILa normativa {4} impone, per gli edifici in muratura di nuova edificazione, il pieno rispettodella normativa {1}.In particolare a tale ultima normativa ci si deve riferire per quanto riguarda le caratteristichefisiche, meccaniche e geometriche degli elementi resistenti naturali ed artificiali e per i rela-

tivi controlli di produzione e di accettazione in cantiere.Per quanto riguarda i materiali, in zona sismica inoltre prescritto quanto segue:

la percentuale volumetrica degli eventuali vuoti non sia superiore al 45% del volume tota-le del blocco;

per gli elementi in laterizio di area lorda A superiore a 580 cm2 ammesso un foro perleventuale alloggiamento di armature, la cui area non superi 70 cm2; non sono soggettia tale limitazione i fori che verranno comunque interamente riempiti di calcestruzzo;

per gli elementi in calcestruzzo di area lorda A superiore a 580 cm2 ammesso un foroper leventuale alloggiamento di armature, la cui area non superi 70 cm2; di area lordasuperiore a 700 cm2 il limite delle dimensione dei fori elevato a 0.1 A; di area lorda

superiore a 900 cm

2

il limite delle dimensioni dei fori elevato a 0.15 A; non sono sog-getti a tali limitazioni i fori che verranno comunque interamente riempiti di calcestruzzo; gli eventuali setti disposti parallelamente al piano del muro siano continui e rettilinei; le

uniche interruzioni ammesse sono in corrispondenza dei fori di presa o per lalloggia-mento delle armature;

la resistenza caratteristica a rottura nella direzione portante fbk, non sia inferiore a 5MPa, calcolata sullarea al lordo delle forature;

la resistenza caratteristica a rottura nella direzione perpendicolare a quella portante, nelpiano di sviluppo della parete , calcolata nello stesso modo, non sia inferiore a 1.5 MPa.

La malta di allettamento dovr avere resistenza media non inferiore a 5 MPa e i giunti verti-cali ed orizzontali dovranno essere riempiti con malta. Lutilizzo di materiali o tipologiemurarie diverse rispetto a quanto sopra specificato deve essere supportato da adeguate provesperimentali che ne giustifichino limpiego. Sono ammesse murature realizzate con elementiartificiali o elementi in pietra squadrata. esclusa la possibilit di utilizzare la muraturalistata nelle zone 1, 2 e 3.

4.2. MURATURELa geometria delle pareti resistenti al sisma, al netto dellintonaco, deve rispettare i requisitiindicati nella seguente tabella:

fbk


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dove zona 4 la zona a pi basso livello di sismicit, come verr precisato in seguito;

t indica lo spessore della parete; h0 laltezza libera dinflessione pari a hp, con hp altezza interna di piano e fattore late-

rale di vincolo fornito nella successiva tabella; h laltezza massima delle aperture adiacenti alla parete ed l la lunghezza della parete.

Se il generico muro trasversale ha delle aperture (porte o finestre) si ritiene convenzional-mente che la sua funzione di irrigidimento possa essere espletata quando lo stipite delle aper-ture disti dalla superficie del muro irrigidito almeno 1/5 dellaltezza del muro stesso; in casocontrario si assumer = 1, cos come per il muro isolato.

4.3. ORIZZONTAMENTI E COPERTURELe strutture costituenti orizzontamenti e coperture non devono essere spingenti. Eventualispinte orizzontali, valutate tenendo in conto lazione sismica, devono essere assorbite permezzo di idonei elementi strutturali.I solai devono assolvere funzione di ripartizione delle azioni orizzontali tra le pareti struttu-rali, pertanto devono essere ben collegati ai muri e garantire un adeguato funzionamento adiaframma.La distanza massima tra due solai successivi non deve essere superiore a 5 m.

tmin (h0/t)max (l/h)min

Muratura ordinaria, realizzata con elementi in pietra squadrata 300 mm 10 0.5

Muratura ordinaria, realizzata con elementi artificiali 240 mm 12 0.4

Muratura armata, realizzata con elementi artificiali 240 mm 15 qualsiasi

Muratura ordinaria, realizzata con elementi in pietra squadrata,in zona 3 e 4

240 mm 12 0.3

Muratura realizzata con elementi artificiali semipieni, in zona 4 200 mm 20 0.3

Muratura realizzata con elementi artificiali pieni, in zona 4 150 mm 20 0.3

Valori di per muro senza aperture, irrigidito con vincolo efficaceda due muri trasversali con spessore 20 cm, posti ad interasse a

Valori di

hp / a 0.5 1

0.5 < hp / a 1 3/2 - hp / a

hp / a > 1

1

1 + h / ap

2

( )


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5Criteri generali

di progettazione1

5.1. DISTANZE E ALTEZZE DEGLI EDIFICI IN MURATURALa normativa {4} pone delle limitazioni in altezza funzione del sistema costruttivo e dellazona sismica.Si premette che la citata normativa prevede quattro zone, numerate da 1 a 4, con livelli disismicit decrescenti dalla zona 1 alla zona 4, come verr precisato in seguito.

Nella successiva tabella vengono presentate le limitazioni in altezza relative agli edifici construttura in muratura. Le altezze massime di tabella sono incrementate del 50% per edifici iso-lati alla base.

Zona sismica 4 3 2 1

Sistema costruttivoAltezza

massima ml

Altezza

massima ml

Altezza

massima ml

Altezza

massima ml

Edifici con struttura in muratura ordinarianessuna

limitazione16 11 7.5

Edifici con struttura in muratura armatanessuna

limitazione25 19 13

Altezze massime consentite

Fig. 5.1 Fig. 5.2

1 Laggiornamento alle NTC 2005 e 2008 riportato ai paragrafi A.5 e B.5.


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Agli effetti delle limitazioni sopradette laltezza dei nuovi edifici, nelle strade e nei terreni inpiano, rappresentata dalla massima differenza di livello tra il piano di copertura pi eleva-to ed il terreno, ovvero, ove esista, il piano stradale o del marciapiede nelle immediate vici-nanze degli edifici stessi. Sono esclusi dal computo dellaltezza eventuali volumi tecnici cometorrini delle scale ed ascensori (fig. 5.1).Nel caso di copertura a tetto detta altezza va misurata dalla quota dimposta della falda (fig.5.2) e, per falde con imposte a quote diverse, dalla quota dimposta della pi alta.Nel caso in cui ledificio abbia piani cantinati o seminterrati, la differenza di livello tra pianopi elevato di copertura e quello di estradosso delle fondazioni non pu eccedere di pi di4.00 m i limiti riportati nella precedente tabella.Nel caso di edifici costruiti su terreni in pendio, le altezze indicate in tabella possono essereincrementate di 1.5 m, a condizione che la media delle altezze di tutti i fronti rientri nei limi-ti indicati.Due edifici possono essere costruiti a contatto solo nel caso in cui sia realizzata una completasolidariet strutturale.La distanza tra due edifici contigui non pu essere inferiore alla somma degli spostamenti

massimi determinati per lo SLU, calcolati per ciascuno degli edifici, secondo le modalit indi-cate in seguito; in ogni caso la distanza tra due punti degli edifici posti alla medesima altez-za non potr essere inferiore ad 1/100 della quota dei punti considerati misurata dallo spic-cato delle strutture in elevazione, moltiplicata per ag/0.35 g.Nella precedente espressione ag rappresenta laccelerazione orizzontale massima su suolo dicategoria A relativa alla zona sismica di pertinenza delledificio, mentre 0.35 g la stessagrandezza in zona 1. Circa le categorie di suolo, esse verranno precisate di seguito.Qualora non si eseguano calcoli specifici, lo spostamento massimo di un edificio contiguoesistente, non isolato alla base, potr essere stimato in 1/100 dellaltezza delledificio, molti-plicata per ag/0.35 g.Le prescrizioni innanzi richiamate sono generali, valide quindi per qualunque sistema costrut-

tivo, ma la definizione delle altezze consentite stata limitata ai soli sistemi costruttivi inmuratura.

5.2. REGOLARIT DI UN EDIFICIOIl concetto di regolarit di un edificio generale, valido quindi per qualunque sistema costruttivo.Di seguito si illustrano le relative definizioni fornite dalla normativa {4}.Gli edifici devono avere quanto pi possibile caratteristiche di semplicit, simmetria, iper-staticit e regolarit, quest ultima definita in base ai criteri di seguito indicati. In funzionedella regolarit di un edificio saranno richieste scelte diverse in relazione al metodo di ana-lisi e ad altri parametri di progetto. Si definisceregolare un edificio che rispetti sia i criteri

di regolarit in pianta sia i criteri di regolarit in altezza.Un edificio regolare in pianta se tutte le seguenti condizioni sono rispettate:

a) la configurazione in pianta compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a duedirezioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze;

b) il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui ledificio risulta inscritto inferiore a quattro(fig. 5.3);

c) almeno una dimensione di eventuali rientri o sporgenze non supera il 25% della dimen-sione totale delledificio nella corrispondente direzione (fig. 5.4);

d) i solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementiverticali e sufficientemente resistenti.


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

e) tutti i sistemi resistenti verticali delledificio (quali telai e pareti) si estendono per tuttalaltezza delledificio;

f) massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi cambia-menti, dalla base alla cima delledificio (le variazioni di massa da un piano allaltro nonsuperano il 25%, la rigidezza non si abbassa da un piano al sovrastante pi del 30% enon aumenta pi del 10%); ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altez-za strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. di sezione costante sullaltezza o di telai con-troventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dellazione sismica alla base;

g) il rapporto tra resistenza effettiva e resistenza richiesta dal calcolo non significativa-mente diverso per piani diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta

Fig. 5.3.Rettangolo dinscrizione

Fig. 5.4. Sagoma delledificio


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calcolata ad un generico piano non deve differire pi del 20% dallanalogo rapportodeterminato per un altro piano); pu fare eccezione lultimo piano di strutture intelaiatedi almeno tre piani;

h) eventuali restringimenti della sezione orizzontale delledificio avvengono in modo gra-duale, da un piano al successivo, rispettando i seguenti limiti: ad ogni piano il rientro nonsupera il 30% della dimensione corrispondente al primo piano, n il 20% della dimen-sione corrispondente al piano immediatamente sottostante (fig. 5.5). Fa eccezione lulti-mo piano di edifici di almeno quattro piani per il quale non sono previste limitazioni direstringimento.

5.3. ELEMENTI STRUTTURALI SECONDARIAnche le prescrizioni relative agli elementi strutturali secondari sono generali, valide quindiper qualsiasi sistema costruttivo.Di seguito si riporta quanto indicato nella normativa {4}.Alcuni elementi strutturali possono venire definiti secondari. Sia la rigidezza che la resi-stenza di tali elementi viene ignorata nellanalisi della risposta. Tali elementi tuttavia devo-no essere in grado di assorbire le deformazioni della struttura soggetta allazione sismica diprogetto mantenendo la capacit portante nei confronti dei carichi verticali, pertanto i par-ticolari costruttivi definiti per gli elementi strutturali si applicano limitatamente al soddisfa-cimento di tale requisito.

La scelta degli elementi da considerare secondari pu essere cambiata a seguito di analisipreliminari, ma in nessun caso tale scelta pu determinare il passaggio da struttura irrego-lare a struttura regolare.

Fig. 5.5. Sezione delledificio


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6Regole specifiche per gli edifici

con struttura in muratura1

6.1. PREMESSASi gi precisato che la normativa {4} prevede, per gli edifici in muratura, anche il pienorispetto della normativa {1} relativa alle costruzioni in muratura in zona non sismica.Le strutture in muratura vengono distinte in strutture in muratura ordinaria e strutture in mura-tura armata. Per quanto riguarda lacciaio di armatura si precisa che valido quanto detto nella

normativa in vigore per il calcestruzzo armato, come eventualmente modificato nella {4}.Si prescrive inoltre, in zona sismica, che per le verifiche di sicurezza sia obbligatorio lutiliz-zo del metodo semiprobabilistico agli stati limite.Il coefficiente parziale di sicurezza in zona sismica : m = 2.

6.2. CRITERI DI PROGETTO E REQUISITI GEOMETRICILe piante degli edifici dovranno essere quanto pi possibile compatte e simmetriche rispettoai due assi ortogonali. Le pareti strutturali, al lordo delle aperture, dovranno avere continui-t in elevazione fino alla fondazione, evitando pareti in falso.

Fig. 6.1. Solaio in acciaio e c.a., sezione trasversale e vista laterale travi

1 Laggiornamento alle NTC 2008 riportato al paragrafo B.8.3


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I requisiti richiesti per gli orizzontamenti e le coperture sono stati illustrati nel paragrafo 4.3.In particolare i solai potranno essere schematizzati come infinitamente rigidi nel propriopiano se le aperture presenti in essi non ne riducono in modo sensibile la rigidezza.Essi saranno in genere realizzati in calcestruzzo armato ovvero con elementi strutturali inacciaio o legno e soletta in c.a.di almeno 50 mm, collegata da connettori a taglio delle neces-sarie dimensioni a detti elementi strutturali.Un esempio con elementi strutturali in acciaio viene proposto in figura 6.1.I requisiti geometrici richiesti per le pareti sono stati illustrati nel paragrafo 4.2.I criteri di progetto ed i requisiti geometrici richiesti vogliono garantire un buon comporta-mento scatolare dinsieme della struttura delledificio. In particolare la richiesta di simmetriae compattezza in pianta tende ad escludere, sotto lazione sismica, la possibilit di moti tor-sionali e quindi con risposta ottimale delledificio stesso.

6.3. FONDAZIONILa normativa {4} prescrive quanto segue:

Le strutture di fondazione devono essere realizzate in cemento armato utilizzando le solleci-tazioni derivanti dallanalisi.Dovranno essere continue, senza interruzioni in corrispondenza di aperture nelle paretisoprastanti.Qualora sia presente un piano cantinato o seminterrato in pareti di cemento armato esso puessere considerato quale struttura di fondazione dei sovrastanti piani in muratura portante,nel rispetto dei requisiti di continuit delle fondazioni, e non computato nel numero di pianicomplessivi in muratura.

6.4. EDIFICI SEMPLICI

Per la {4} sono classificati come edifici semplici gli edifici che rispettano le caratteristichedescritte nel seguito, oltre a quelle di regolarit in pianta ed elevazione di cui al paragrafo5.2 e quelle relative ai particolari costruttivi specificate in seguito nei paragrafi 7.2 e 8.2(muratura ordinaria o armata). Per gli edifici classificati semplici non richiesta alcuna ana-lisi e verifica di sicurezza.

Le pareti portanti delledificio devono essere continue dalle fondazioni alla sommit del-ledificio.

In ciascuna delle due direzioni, si devono prevedere almeno due sistemi di pareti di lun-ghezza complessiva, al netto delle aperture, ciascuno non inferiore al 50% della dimen-sione delledificio nella corrispondente direzione. Nella valutazione della lunghezza com-

plessiva si dovranno considerare esclusivamente i setti murari che rispettano i requisitigeometrici della tabella presentata al par. 4.2. La distanza tra questi due sistemi di pare-ti in direzione ortogonale al loro sviluppo longitudinale in pianta deve essere non infe-riore al 75% della larghezza delledificio nella stessa direzione (ortogonale alle pareti).Almeno il 75% dei carichi verticali dovr essere portato da pareti che siano impegnatenellassorbimento delle azioni orizzontali.

In ciascuna delle due direzioni devono essere presenti pareti resistenti alle azioni oriz-zontali con interasse 7.00 ml per muratura ordinaria ovvero 9.00 ml per muraturaarmata.

Le altezze dinterpiano devono essere non superiori a 3.5 m. Per ciascun piano il rapporto tra area della sezione resistente delle pareti e superficie del


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piano deve risultare non inferiore, per ciascuna delle due direzioni ortogonali, ai minimiindicati nella seguente tabella in funzione del numero di piani delledificio e della zonasismica.

Da questa tabella si deduce che gli edifici, per essere considerati semplici, devono avere nonpi di 3 piani se in muratura ordinaria e non pi di 4 piani se in muratura armata.Per ciascun piano, si deve inoltre verificare che:

in cuiN il carico verticale totale alla base del piano in esame;A larea totale dei muri portanti (relativamente ai carichi verticali) allo stesso piano;fk la resistenza caratteristica a compressione in direzione verticale;m il coefficiente parziale di sicurezza per la muratura (m = 2).

Le fondazioni possono essere dimensionate in modo semplificato considerando le tensioninormali medie e le sollecitazioni sismiche globali valutate con lanalisi statica lineare che sar

presentata in seguito.

= NA

fk

m

0 25.

Accelerazione

di picco delterreno:

agxSxST(1) 0.07g 0.10g 0.15g 0.20g 0.25g 0.30g 0.35g 0.40g 0.45g 0.4725g

Tipo di

struttura

Numero

piani

Muratura

ordinaria

1 3.5 % 3.5 % 4.0 % 4.5 % 5.0 % 5.5 % 6.0 % 6.0 % 6.0 % 6.5 %

2 4.0 % 4.0 % 4.5 % 5.0 % 5.5 % 6.0 % 6.5 % 6.5 % 6.5 % 7.0 %

3 4.5 % 4.5 % 5.0 % 5.5 % 6.0 % 6.5 % 7.0 %

Muratura

armata

1 2.5 % 3.0 % 3.0 % 3.0 % 3.5 % 3.5 % 4.0 % 4.0 % 4.5 % 4.5 %

2 3.0 % 3.5 % 3.5 % 3.5 % 4.0 % 4.0 % 4.5 % 5.0 % 5.0 % 5.0 %

3 3.5 % 4.0 % 4.0 % 4.0 % 4.5 % 5.0 % 5.5 % 5.5 % 6.0 % 6.0 %

4 4.0 % 4.5 % 4.5 % 5.0 % 5.5 % 5.5 % 6.0 % 6.0 % 6.5 % 6.5 %

Area delle pareti resistenti in ciascuna direzione ortogonale per edifici semplici

(1)con ag si indica laccelerazione massima su suolo di categoria A nella zona di competenza;

con S si indica il fattore che tiene conto del profilo stratigrafico del suolo di fondazione;

con ST si indica il coefficiente di amplificazione topografica, da considerare solo per strutture con fattore dimportanza I > 1;i fattori ag, S, ST e I verranno definiti al capitolo 10.


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7Regole specifiche per gli edifici con

struttura in muratura ordinaria

7.1. CRITERI DI PROGETTOGli edifici in muratura ordinaria devono rispettare i criteri di progetto di cui al paragrafo 6.2ma anche le regole specifiche riportate di seguito.Si richiede che le aperture praticate nei muri siano di regola verticalmente allineate.Quando questo requisito non soddisfatto, il modello strutturale deve essere particolarmente

accurato per tener conto delle discontinuit e delle irregolarit nella trasmissione delle azioniinterne dovute al disallineamento delle aperture. Analoga cura deve essere riservata alle veri-fiche, sempre per la stessa ragione. In assenza di modelli particolarmente accurati, si devonoprendere in considerazione nel modello strutturale e nelle verifiche esclusivamente le porzio-ni di muro che siano continue verticalmente dal piano oggetto di verifica fino alle fondazioni(fig. 7.1).

Fig. 7.1


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7.2. PARTICOLARI COSTRUTTIVII particolari costruttivi da cui non ammesso derogare sono quelli illustrati nel seguito.

Ad ogni piano deve essere realizzato un cordolo continuo allintersezione tra solai e pareti. La larghezza dei cordoli sar come minimo pari alla larghezza del muro, con un arretra-

mento massimo consentito di 6 cm dal filo esterno (fig. 7.2).

Laltezza minima dei cordoli dovr essere pari allaltezza del solaio. Larmatura corrente dei cordoli sar come minimo di 8 cm2; le staffe con diametro mini-

mo 6 e passo non superiore a 25 cm.

Fig. 7.2

Fig. 7.3


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Travi metalliche o prefabbricate di solaio dovranno essere inserite nel cordolo per alme-no la met della sua larghezza e comunque per non meno di 12 cm, ed adeguatamenteancorate ad esso.

In corrispondenza di incroci dangolo tra due pareti perimetrali, sono prescritte, sulle duepareti, zone di parete muraria di lunghezza non inferiore a 1 ml, compreso lo spessore delmuro trasversale. Anche se non espressamente richiesto dalla normativa, buona regolacostruttiva seguire tale prescrizione anche in altri tipi di incroci.

Due esempi sono presentati nella figura 7.3.

Al di sopra di ogni apertura deve essere realizzato un architrave resistente a flessione effi-cacemente ammorsato alla muratura.

Anche se non imposto dalla normativa, buona regola costruttiva controventare ciascun muroche collabora allassorbimento delle azioni orizzontali con muri ad esso ortogonali ad inte-rasse non superiore a 7.00 ml.


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8Regole specifiche per gli edifici con

struttura in muratura armata

8.1. CRITERI DI PROGETTO Le pareti portanti delledificio devono essere considerate, singolarmente, come strutture

complessive forate in corrispondenza delle aperture. Tutte le pareti murarie devono essere efficacemente collegate da solai tali da poter essere con-

siderati diaframmi rigidi e che siano in possesso dei requisiti indicati ai paragrafi 4.3 e 6.2.

Le pareti nel loro insieme devono esibire, sotto leffetto delle azioni orizzontali, un com-portamento di tipo globale considerando il solo contributo della resistenza delle pareti nelloro piano.

8.2. PARTICOLARI COSTRUTTIVISono valide le prescrizioni di cui al paragrafo 7.2, con le seguenti varianti e ulteriori prescri-zioni.

Gli architravi sopra le aperture possono essere realizzati anche in muratura armata. Unesempio presentato in figura 8.1.

Le barre di armatura, esclusivamente del tipo ad aderenza migliorata, dovranno essereopportunamente ancorate alle estremit mediante piegature attorno alle barre verticali. Inalternativa per le armature orizzontali potranno essere utilizzate armature a traliccio ocomunque conformate in modo da assicurare adeguate aderenze ed ancoraggi.

Fig. 8.1 Fig. 8.2.Armatura orizzontale diffusa


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Si dovr garantire una sicura protezione contro la corrosione. Larmatura orizzontale viene collocata nei letti di malta ovvero in opportune scanalature

nei blocchi. Tale armatura orizzontale deve essere realizzata con barre di diametro mini-mo 5 mm, con interasse non superiore a 60 cm (fig. 8.2).La percentuale di armatura deve essere contenuta nei seguenti limiti:

conAs area di acciaio orizzontale ed Am area lorda della muratura.

Larmatura verticale dovr essere collocata in opportuni alloggiamenti o cavit tali che inciascuno di essi sia inscrivibile un cilindrocon un diametro minimo di 6 cm.Armature verticali di sezione complessiva 200 mm2 devono essere disposte a cia-

scuna estremit delle pareti portanti, incorrispondenza di ogni intersezione trapareti, in corrispondenza di ciascuna aper-tura e comunque ad interasse 4.00 ml.La percentuale di armatura verticale deverispettare i seguenti limiti:

con

Asv area di acciaio verticale ed Am arealorda della muratura.In figura 8.3 si illustrano tali limitazioni.Le sovrapposizioni devono assicurare lacontinuit della trasmissione degli sforzi di trazione in modo tale che lo snervamento del-larmatura preceda la crisi della giunzione. La lunghezza delle sovrapposizioni, in man-canza di dati sperimentali, deve essere di almeno 60.

Parapetti ed elementi di collegamento tra pareti dovranno essere ben connessi alle paretiadiacenti, in modo da garantire la continuit dellarmatura orizzontale e, ove possibile, diquella verticale.

Agli incroci tra pareti perimetrali possibile derogare dalla prescrizione che impone di

avere su entrambe le pareti zone di parete muraria di lunghezza non inferiore a 1 ml. Nel caso di coefficiente di protezione sismica > 1 buona regola di progettazione, al finedi ottenere una buona duttilit nella muratura, integrare le armature minime orizzontali everticali delle figure 8.2 e 8.3 con armature diffuse orizzontali e verticali poste ad inte-rasse tale da realizzare, insieme con le armature minime, una distanza tra le barre diacciaio non superiore al doppio dello spessore della stessa muratura.Nellipotesi di coefficiente di protezione sismica = 1, larmatura diffusa, disposta anche adinterasse maggiore del caso precedente, garantisce comunque un buon grado di duttilit.

0 05. %A

A 1.0%sv

m

0 04 0 5. % . % AA

s

m

Fig. 8.3.Armatura verticale minima


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9Strutture soggette a sisma1

9.1. CENNI DI DINAMICA STRUTTURALEPer comprendere il comportamento delle strutture soggette a sisma e la normativa che ne deri-va, occorre ricordare alcuni concetti di base della dinamica strutturale.Per introdurre con facilit tali concetti, si ricorre a modelli semplici che comunque permetto-no di fornire gli strumenti necessari anche per capire quanto esposto in normativa.

Il pi utilizzato loscillatore semplice di figura 9.1 costituito da due ritti di rigidezza com-plessiva k e da un traverso immaginato infinitamente rigido, sede di una massa m.

Se si applica una forza F(t) funzione del tempo, lequilibrio dinamico delloscillatore si espri-

me con:

Nel caso di azione sismica orizzontale (fig. 9.2), leccitazione dovuta al moto impresso allabase della struttura xF. L equazione che regge il problema quindi:

In assenza di forze F(t) o di spostamenti del tipo xF (t) ma con loscillatore eccitato da un motoche per t = 0 presenta spostamento x0 e velocit , ci si trova in condizioni di vibrazioni libe-re. Lequazione del moto si pu allora porre nella forma:

x0

mx + k x = -mxF

mx+ k x = F(t)

Fig. 9.1 Fig. 9.2

1 Laggiornamento alle NTC 2008, per quanto riguarda il par. 9.2, riportato ai paragrafi B.6.3e B.6.5.


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48

(9.1)con , pulsazione del moto, definita da:

Lequazione differenziale (9.1), omogenea ed a coefficienti costanti, presenta una soluzionedel tipo:

x(t) = B1 sin t + B2 cos t (9.2)

Le costanti B1 e B2 si determinano in base alle condizioni iniziali del moto: x(0) = x0 e ;la (9.2) quindi assume la forma:

(9.3)

La rappresentazione grafica di tale funzione riportata in figura 9.3.

La funzione periodica di periodo T, cio assume eguali valori per (t + T) ovvero per (t + 2);ne consegue che:

Dalla precedente relazione deriva che il periodo, che si misura in secondi, cresce se cresce lamassa e decresce se cresce la rigidezza. Ma il moto innanzi descritto, periodico e indefinitonel tempo, serve a ricordare alcune nozioni fondamentali ma non rappresentativo del com-portamento strutturale. Le strutture al contrario presentano oscillazioni libere che decrescononel tempo fino ad esaurimento.Quindi il modello di figura 9.1 deve essere completato da uno smorzatore di costante c, che

Tm

k=

2= 2

x (t) = sin t + x cos t0x0

x( )0 0= x

= km

x + = 02 x

Fig. 9.3


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fornisce al sistema la forza , proporzionale allavelocit . Tale modello presentato in figura 9.4.Lequazione del moto per vibrazioni libere, in questocaso, diventa:

(9.4)

Se si pone:

si ottiene:

(9.5)

la cui soluzione si presenta nella forma:

(9.6)

con s, pulsazione del moto smorzato, espressa da:

In figura 9.5 consegnato il grafico della funzionex(t).

9.2. RICHIAMI DI INGEGNERIA SISMICA9.2.1. Generalit

Si visto in precedenza che le vibrazioni libere di un oscillatore smorzato dipendono dalperiodo T (o dalla pulsazione ) e dal fattore di smorzamento . In caso di sisma, il moto innescato dagli spostamenti che le onde sismiche imprimono alle fondazioni (fig. 9.2).Le forze dinerzia che nascono sono proporzionali alle accelerazioni.I risultati trovati sono validi anche per le strutture, che possono essere viste come sistemi adn gradi di libert. Un esempio il telaio pluripiano (modello 2D), che nellipotesi di traversi

infinitamente rigidi ha gradi di libert pari al numero di piani. Anche la struttura di un edifi-cio nel suo complesso un sistema spaziale ad n gradi di libert.Nel caso quindi di una struttura ad n gradi di libert, il problema delle vibrazioni libere rettodal sistema di equazioni differenziali:

(9.7)

dove [M], [C] e [K] sono rispettivamente le matrici delle masse, dei coefficienti di smorza-mento e delle rigidezze; sono i vettori delle accelerazioni, delle velocit edegli spostamenti.Nel merito della valutazione di tali matrici e vettori si entrer in seguito.

{ }, }, x x{ {x}[M]{ }+ [C]{ } + [K]{x} = 0 x x

s2= 1 -

xx

ts

s(t) = e (x

sin + x c- t 0 0

0

+oos st)

x x+ 2 + x = 02

=c

2m

mx + cx + k x = 0

xcx

Fig. 9.5

Fig. 9.4


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50

Nel caso di vibrazioni forzate eccitate da un terremoto, il sistema di equazioni diventa:

(9.8)

Il vettore {F(t)}, dipende dallo spostamento al piede xF(t) dovuto al sisma, nonch dalle massee dalla loro distribuzione. Anche in questo caso la risposta della struttura condizionata dalladistribuzione delle masse, delle rigidezze e degli smorzamenti.Il problema rientra quindi nellambito della dinamica strutturale dei sistemi a pi gradi dilibert e sar affrontato successivamente.La normativa, per edifici definiti regolari in altezza, le cui caratteristiche sono state illustratenel paragrafo 5.2, consente una analisi statica lineare, con forze applicate staticamente, cionon dipendenti dal tempo, che simulano il comportamento delle strutture sotto sisma e ne rap-presentano gli effetti massimi. Per gli edifici che non possono essere considerati regolari inaltezza, richiesta una analisi dinamica.Altre metodologie di analisi, che studiano il comportamento della struttura oltre il limite ela-stico e sino al raggiungimento di uno stato limite (ultimo o di danno), verranno presentate inseguito.

I concetti espressi in precedenza sono in ogni caso essenziali per valutare lazione sismica eper la comprensione della normativa.

9.2.2. Prestazioni attese dalle strutture per edifici soggetti a sisma

Ciascun terremoto ha caratteristiche proprie, che possono essere sintetizzate da un accelero-gramma, che non altro che una registrazione delle accelerazioni al suolo nel tempo di dura-ta del terremoto stesso.Si definisce poi periodo di ritorno di un terremoto di data intensit, lintervallo di tempo dopoil quale statisticamente probabile che un tale evento sismico si ripeta. Naturalmente i terre-moti hanno periodi di ritorno tanto pi grandi quanto pi forte la loro intensit.Ai fini delle verifiche, interessano i valori massimi delle azioni trasmesse, in particolare delle

accelerazioni al suolo.Le prestazioni strutturali richieste sono:A - SLU (stato limite ultimo) - per un terremoto violento quindi con un forte periodo di ritor-no, gli edifici, pur subendo gravi danni agli elementi strutturali e non strutturali devono con-servare una residua resistenza e rigidezza nei riguardi delle azioni orizzontali e lintera capa-cit portante nei confronti dei carichi verticali. In altre parole deve essere escluso il pericolodi crollo, anche se sono ammessi danni gravi. L azione sismica di progetto, cos come defi-nita al successivo capitolo 10, caratterizzata da una probabilit di superamento non mag-giore del 10% in 50 anni.B - SLD (stato limite di danno) - per un terremoto di media intensit con periodo di ritornodecisamente pi basso rispetto a quanto previsto per lo SLU, le costruz

edifici in muratura in zona sismica - boscotrecase piccarretta

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