Aspen6

L'azione sismica per i sistemi normativi Ntc08/Ntc18 ed EuroCodici si definisce nel presente riquadro.

Al termine della definizione, le accelerazioni sismiche di calcolo orizzontale e verticale sono indicate nel riquadro successivo ad esse dedicato.

Nel riquadro sono presenti i dati che consentono di definire i parametri sismici in accordo con le norme citate (Ntc08/Ntc18 p. 7.11.3.5.2).

        

Al punto citato, la norma dispone che nell'analisi di stabilità dei pendii allo stato limite ultimo con i metodi pseudostatici l'azione sismica sia rappresentata da una forza proporzionale al peso W del terreno potenzialmete instabile ed indica le espressioni della componente orizzontale e verticale di tale forza:

Fh = βs amax W                Fv = ± 0.5 Fh

in cui:

βs         è il coefficiente di riduzione dell'accelerazione massima attesa al sito,

amax         è l'accelerazione orizzontale massima attesa al sito (espesso in frazioni di g),

W        è il peso del terreno instabile.

In assenza di analisi specifiche della risposta sismica locale, l'accelerazione orizzontale massima attesa al sito può essere valutata come:

amax= Ss St ag

in cui

Ss         è il coefficiente stratigrafico dipendente dalla categoria di profilo stratigrafico del suolo,

St        è il coefficiente topografico dipendente dalle caratteristiche topografiche del sito,

ag        è l’accelerazione orizzontale massima su sito di riferimento rigido (suolo di categoria A).

Secondo le Ntc08, l’accelerazione orizzontale massima su sito di riferimento rigido ag si ottiene in base alla posizione geografica del sito (latitudine, longitudine) e all'importanza dell'opera, quest'ultima espressa dalle informazioni riguardanti il tipo di opera e la classe d'uso, che nel caso particolare sono da intendere in senso lato come attinenti al pendio. Il coefficiente stratigrafico e topografico esprimono invece fattori amplificativi dell'accelerazione ag per effetto della condizioni stratigrafiche e topografiche del suolo, definite specificando le relative categorie di appartenenza.

Valori di pericolosità sismica dai database geografici secondo Ntc08

Diamo in questo paragrafo le informazioni su come si ottengono i parametri di pericolosità sismica, e quindi anche l'accelerazione al suolo ag secondo le Ntc08. Nei paragrafi successivi daremo invece informazioni di maggiore dettaglio sui dati richiesti per la definizione.

A differenza delle normative precedenti, la normativa Ntc08 introduce una maggiore finezza nella definizione sismica del territorio, in quanto consente di ricavare i parametri di pericolosità sismica   (ag accelerazione orizzontale massima del terreno, Fo fattore massimo di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale e Tc* periodo di inizio tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale) in base alle coordinate geografiche del sito (latitudine, longitudine) e all’importanza dell'opera.

Allo scopo sono disponibili, in allegato alla norma, le tabelle di pericolosità sismica che riportano i parametri sismici (ag, Fo, Tc*) nei nodi di un reticolo geodetico che copre tutto il territorio italiano, con una maglia inferiore ai 10 km, per diversi valori del periodo di ritorno dell’azione sismica.

Il periodo di ritorno TR è definito dalla seguente relazione:

               TR = - VR /ln(1-PVR)        [anni]

in cui

VR        è la vita di riferimento per l’azione sismica [anni],

PVR        è la probabilità di superamento dell’azione sismica nell’arco della vita di riferimento VR.

La vita di riferimento  per l’azione sismica VR è data dalla espressione:

VR = CU VU

in cui

CU è un fattore variabile da 0.75 a 2.0 in funzione della classe d'uso,

VU è la vita utile dell'opera variabile da 10 a 100 anni in funzione del tipo di costruzione.

I valori di CU e VU riportati nella normativa sono indicati nelle seguenti tabelle.

Il valore di PVR  é stabilito dalla normativa, per i vari stati limite di verifica sismica secondo la seguente tabella, che all'ultima colonna riporta l'espressione finale del periodo di ritorno.

In definitiva il periodo di ritorno dell'azione sismica per i vari stati limite viene a dipendere dai parametri di importanza dell'opera, ovvero dal tipo e dalla classe d'uso.

Inoltre, essendo le verifiche di stabilità dei pendii riferite allo stato limite ultimo, il periodo di ritorno da assumere è quello relativo allo stato limite Slv (di salvaguardia vita).

Conoscendo le coordinate geografiche del sito e il periodo di ritorno dell'azione sismica è quindi possibile estrapolare dalle tabelle di pericolosità l'accelerazione sismica al suolo ag su riferimento rigido, che è il dato di interesse in questo contesto.

Se nel campo di assegnazione della zona sismica si imposta l'opzione “Da Lat/lng”, questa operazione è eseguita in automatico dal programma, tenendo conto anche dei parametri di importanza Tipo e Classe d'uso, che hanno influenza sul periodo di ritorno.

Facciamo notare che per i siti ricadenti nel territorio italiano questa è la procedura regolamentare  , esplicitamente richiesta dalla norma, per ottenere ag.

Se il sito cade al di fuori del territorio italiano non è possibile ottenere il valore ag dall'interpolazione delle tabelle di pericolosità sismica allegate alle Ntc08. In questi casi si può impostare in via alternativa la zona sismica ed ottenere in risposta le accelerazioni al suolo previste di default, secondo la seguente tabella.

In genere i valori di accelerazione che si ottengono in questo modo risultano più gravosi di quelli ottenibili dal procedimento basato sulle coordinate geografiche, che per i siti ricadenti nel territorio italiano rimane comunque il procedimento regolamentare, direttamente indicato dalla norma.

In ogni caso, è sempre possibile impostare numericamente il valore ag in maniera autonoma.

Zona sismica

Il campo posto in alto a destra del riquadro Azione sismica Ntc2008 contiene una lista di opzioni riguardanti la zona sismica del sito.

        

A riguardo del presente dato si tenga presente quanto segue:

• selezionando l’opzione “Non sismica” tutti i valori della tabella vengono disattivati, l’analisi verrà svolta in assenza di azione sismica;
• selezionando una delle opzioni: “Sismica 1“, “Sismica 2“, “Sismica 3“, “Sismica 4“, si ottengono i valori sismici predefiniti per la categoria impostata;
• selezionando l’opzione “Da Lat/Lng” si attivano le caselle per l’inserimento delle coordinate geografiche del sito (latitudine, longitudine), impostate in prima istanza a quelle di Roma. L’utente dovrà quindi impostare i valori di latitudine e longitudine relativi al sito. Raccomandiamo quest'ultima procedura in quanto è quella espressamente richiesta dalla norma, almeno per i siti ricadenti nel territorio italiano che sono integralmente coperti dal database geografico delle pericolosità sismiche.

Coordinate geografiche del sito: latitudine e longitudine

Per assegnare le coordinate geografiche del sito è necessario selezionare  “Da Lat/Lng” nella lista delle opzioni del campo zona.

I valori di latitudine e longitudine devono essere espresse in gradi decimali e possono essere ricavate da cartine o da applicazioni disponibili in Internet quali Google Maps e similari.

In base a questi valori, il programma effettua una ricerca nel database interno che contiene i valori regolamentari riportati nelle Tabelle 1 e 2 dell’Allegato B delle Ntc08, che rispettivamente si riferiscono al territorio italiano continentale e alle isole.

In particolare, il programma individua i quattro punti della maglia che contiene il sito e ricava i valori tramite le regole di interpolazione pubblicate nell’Allegato A.

Nota:

Le funzioni descritte in questo paragrafo richiedono la presenza del file TabellaSismica08.res, che contiene il database delle pericolosità sismiche, nella stessa cartella in cui è posto il programma eseguibile, come predisposto nella fase di installazione del programma.

Se si scaricano dal sito Newsoft eventuali aggiornamenti dell'eseguibile (Aspen.exe), si faccia attenzione di collocare l'eseguibile scaricato nella cartella dell'installazione originaria (sostituendo così l'eseguibile precedente), dove è già presente il file del database sismico.

Se il file del database sismico non viene trovato, il programma mostra un messaggio:

Nel caso il file del database sismico fosse stato cancellato, si può scaricare dal sito Newsoft o in alternativa rieseguire l'installazione del programma.

Tipo di costruzione e Classe d’uso

Il tipo di costruzione e la classe d’uso concorrono a definire l’importanza della costruzione ai fini sismici e quindi un minore o maggiore livello di protezione.

Il tipo di costruzione può essere selezionato fra le seguenti opzioni, corrispondenti a quelle definite al punto 2.4.1 delle Ntc08. Ad ogni tipo corrisponde una vita utile dell’edificio VU, secondo il seguente prospetto:

• tipo 1 provvisorio        VU= 10 anni
• tipo 2 ordinario        VU= 50 anni,
• tipo 3 grande opera        VU= 100 anni.

La classe d’uso può essere selezionata fra le seguenti opzioni, corrispondenti a quelle definite al punto 2.4.2 delle Ntc08:

• classe 1 agricola        CU= 0.75
• classe 2 normale,        CU= 1.00
• classe 3 importante        CU= 1.50,
• classe 4 strategica        CU= 2.00.

Ad ogni classe d’uso corrisponde un coefficiente amplificativo CU della vita utile dell’edificio, che consente di ricavare la vita di riferimento Vr per l’azione sismica secondo la seguente relazione:

VR = CU VU

Una volta nota la vita di riferimento VR è possibile ricavare i periodi di ritorno dell’azione sismica TR, da considerare per gli stati limite di interesse, secondo la seguente relazione:

TR = - VR /ln(1-PVR)

Categoria stratigrafica del suolo e coefficiente stratigrafico

L’informazione definisce gli effetti di amplificazione sismica legati alle condizioni stratigrafiche del terreno e che si riassume nel coefficiente di amplificazione stratigrafica SS.

La norma distingue cinque categorie di suolo di fondazione (cat. A, B, C, D, E), caratterizzati da valori predefiniti della velocità media di propagazione delle onde di taglio entro 30 metri di profondità VS30 o della resistenza penetrometrica NSPT.

Cat. A: Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs,30 superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3 m.

Cat. B: Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu,30 > 250 kPa nei terreni a grana fina).

Cat. C: Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < cu,30 < 250 kPa nei terreni a grana fina).

Cat. D: Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 inferiori a 180 m/s (ovvero NSPT,30 < 15 nei terreni a grana grossa e cu,30 < 70 kPa nei terreni a grana fina).

Cat. E: Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con Vs > 800 m/s).

In funzione della categoria stratigrafica variano i valori di riferimento per lo spettro elastico e in particolare del coefficiente stratigrafico, che può subire oscillazioni da 1.00 a 1.80, e dei periodi di riferimento Tb, Tc, Td, per la componente orizzontale e verticale.

Variando la categoria stratigrafica, il coefficiente stratigrafico viene impostato in accordo con le indicazioni della norma, che prevedono per esso espressioni differenziate in funzione della categoria. In ogni caso però può anche essere riassegnato direttamente dall'utente.

Categoria topografica del suolo e coefficiente topografico

L’informazione definisce gli effetti di amplificazione sismica legati alle condizioni topografiche del terreno e che si riassume nel coefficiente di amplificazione topografica ST.

La norma distingue quattro categorie topografiche per il suolo di fondazione:

T1        Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i ≤ 15°

T2        Pendii con inclinazione media i > 15°

T3        Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media 15° ≤ i ≤ 30°

T4        Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i > 30°

In funzione della categoria stratigrafica variano i valori di riferimento per il coefficiente di amplificazione topografica ST.

T1                                            ST = 1.0

T2                (alla base del pendio)        1.0 ≤ ST ≤ 1.2        (alla sommità del pendio)

T3                (alla base del rilievo)        1.0 ≤ ST ≤ 1.2        (alla cresta del rilevo)

T4                (alla base del rilievo)        1.0 ≤ ST ≤ 1.4        (alla cresta del rilevo)

L’informazione della posizione rispetto alla sommità del pendio o alla cresta del rilevo viene discretizzata con tre opzioni indicate come quota in percentuale rispetto all’altezza del rilevo. In base a questa ulteriore informazione il programma valuta il coefficiente ST mediante interpolazione lineare:

0%        posizione alla base        ST pari al valore minimo previsto per la categoria,

50%        posizione intermedia        ST pari al valore medio previsto per la categoria,

100%        posizione in sommità        ST pari al valore massimo previsto per la categoria.

Variando la categoria topografica, il coefficiente topografico viene impostato in accordo con le indicazioni della norma, in ogni caso però può anche essere riassegnato direttamente dall'utente.

Fattore riduttivo di calcolo

Il dato esprime un fattore riduttivo βs dell’azione sismica orizzontale. Secondo la normativa attuale tale fattore deve essere impostare al valore 0.5 .