Foglio Parametri sismici Ntc08/Ntc18
Il foglio si apre scegliendo l’opzione di menù Analisi|Parametri sismici.
Nel caso del sistema normativo Ntc18/Nt08 la finestra Parametri Sismici è come nelle seguenti figure.
- Criteri per l’impostazione predefinita dei parametri sismici
- A differenza delle normative precedenti, le normativa Ntc18/Ntc08 richiedono un maggiore grado di dettaglio nella definizione sismica del territorio, introducendo i parametri di pericolosità sismica (ag, Fo, Tc*) e le modalità di ricavare gli stessi in base alle coordinate geografiche del sito (latitudine, longitudine) e in base all’importanza della costruzione.
- Parametri di pericolosità sismica
- ag accelerazione orizzontale massima del terreno;
- Fo fattore massimo di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale;
- Tc* periodo di inizio tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale.
- Le tabelle di pericolosità allegate alla norma riportano i valori della pericolosità sismica ag, Fo e Tc* con riferimento ad un suolo di fondazione di classe A (roccia), nei nodi di un reticolo geodetico che copre tutto il territorio italiano, con una maglia inferiore ai 10 km, e per diversi periodi di ritorno dell’azione sismica.
- In funzione delle coordinate geografiche del sito e dei periodi di ritorno dell’azione sismica (dipendenti dall’importanza della costruzione) è così possibile ricavare i parametri di pericolosità di progetto per i vari stati limite di verifica, interpolando i valori tabellati in termini geografici (rispetto cioè ai quattro vertici della maglia che racchiude il sito) e in termini temporali (rispetto cioè ai periodi di ritorno disponibili in tabella).
- In funzione dei parametri di pericolosità, è possibile ricavare, con semplici relazioni, gli altri parametri che definiscono compiutamente gli spettri di risposta sismici per gli stati limite di interesse.
- In linea generale, gli stati limite di verifica sono quattro e per ognuno di questi la norma fissa la probabilità di superamento PVR dell’azione sismica nell’arco della vita di riferimento VR o, in maniera equivalente, il suo periodo di ritorno TR (in anni), essendo quest’ultimo legato alla probabilità PVR e alla vita VR (in anni) tramite la seguente relazione:
- TR = - VR /ln(1-PVR)
- La vita di riferimento dipende dall’importanza della costruzione, essendo funzione del tipo di costruzione e della classe d’uso.
- Stati limite di verifica
- SL di operatività SLO PVR = 81% TR ≅ 0.602 VR
- SL di danno SLD PVR = 63% TR ≅ 1.005 VR
- SL di salvaguardia vita SLV PVR = 10% TR ≅ 9.491 VR
- SL di Collasso SLC PVR = 5% TR ≅ 19.495 VR
Parametri sismici Ntc2008: |
Parametri sismici Ntc2008: |
- Definizione automatica dei fattori di pericolosità sismica
- Tenendo presente questa premessa, nella presente finestra è possibile ottenere la definizione automatica dei fattori di pericolosità sismica, in accordo con le norme suddette. I passi principali della procedura sono i seguenti:
- impostare l’opzione “da Lat/Long” nel combobox della zona sismica,
- impostare le coordinate geografiche (latitudine, longitudine),
- impostare i parametri sismici principali (tipo di costruzione, classe d’uso, classe di duttilità).
- Si potrà vedere come al cambiare di questi parametri, il programma reimposta i valori dei periodi di ritorno per i quattro stati limite e in cascata i valori della pericolosità sismica e degli altri fattori spettrali. Naturalmente, se si ritiene, i valori impostati in automatico possono anche essere variati singolarmente per digitazione diretta.
- Definizione autonoma dei fattori di pericolosità sismica
- In questo nuovo contesto normativo l’impostazione della categoria sismica di zona non è più sufficiente a definire compiutamente l’azione sismica regolamentare.
- Il programma tuttavia consente una definizione approssimata dei fattori sismici in base alla zona sismica, selezionando nel combobox della zona, in alternativa a “da Lat/Long”, una delle opzioni “Sismica 1”, “Sismica 2”, “Sismica 3”, “Sismica 4”. Questa possibilità consente una impostazione preliminare dei parametri in assenza dell’informazione relativa alla posizione geografica o per siti ubicati al di fuori del territorio italiano, per i quali tale informazione risulta non rilevante. In questo caso, i campi di inserimento delle coordinate geografiche vengono disattivate e il programma ricava valori medi della pericolosità sismica in base alla categoria assegnata. L’utente dovrà quindi controllare i valori e riassegnarli in base alle informazioni in suo possesso, tramite digitazione diretta.
- Zona sismica
- Il campo 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 medi della categoria impostata;
- selezionando l’opzione “da Lat/Long” 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.
- Coordinate geografiche del sito: longitudine e latitudine
- Per assegnare le coordinate geografiche del sito è necessario selezionare “da Lat/Long” nella lista delle opzioni del campo zona.
- I valori di latitudine e longitudine possono essere ricavate da cartine o da applicazioni quali Google Heart e devono essere espresse in gradi decimali.
- In base a questi valori, il programma effettua una ricerca nel database interno che contiene i valori regolamentari dei parametri di pericolosità sismica riportati nelle tabelle dell’Allegato B alle Ntc08, per il reticolo geografico di riferimento relativo al territorio italiano.
- 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.
- 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/Ntc18. 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/Ntc18:
- 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)
- Coefficiente di riduzione sismica da norma regionale
- Nella verifica di costruzioni esistenti, si è visto che il rispetto dei correnti requisiti di sicurezza può non conciliarsi con le esigenze di conservazione e tutela del patrimonio edilizio, che potrebbe risultare pesantemente stravolto da interventi di adeguamento.
- Per tale ragione, in occasione della ricostruzione nelle Regioni Marche ed Umbria in seguito al sisma del 1997, si è attuata una strategia basata sulla dimostrazione del miglioramento sismico e della compatibilità strutturale con una azione sismica ridotta, assunta in quella occasione pari al 65% di quella regolamentare per le nuove costruzioni.
- Tale approccio fu poi ripreso in occasione di altri eventi sismici.
- In definitiva, il dato esprime un fattore riduttivo dell’intensità sismica, da assegnare in base a normative regionali, emanate in contesti territoriali e temporali delimitati. In tutti gli altri casi il valore da inserire è 1.00, che corrisponde a nessuna riduzione dell’azione sismica.
- Categoria stratigrafica del suolo di fondazione
- L’informazione definisce gli effetti di amplificazioni legati alle condizioni stratigrafiche del terreno di fondazione 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.
- A: Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi
- B: Depositi di sabbie e ghiaie molto addensate o argille molto consistenti
- C: Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate o di argille di media consistenza
- D: Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti
- E: Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali
- 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 1.35, e dei periodi di riferimento Tb, Tc, Td, per la componente orizzontale e verticale.
- Categoria topografica del suolo di fondazione
- L’informazione definisce gli effetti di amplificazione sismica legati alle condizioni topografiche del terreno di fondazione 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° ST = 1.0
- 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.
- Periodi di ritorno dell’azione sismica
- Si possono impostare in questi campi i valori dei periodi di ritorno TR dell’azione sismica da considerare nelle verifiche per i tre stati limite di interesse.
- Ricordiamo che 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.
- Tenendo conto di queste relazioni e dei valori PVR stabiliti dalla normativa, è possibile ricavare il seguente prospetto riassuntivo per i vari stati limiti di interesse:
- SL di operatività SLO PVR = 81% TR ≅ 0.602 VR
- SL di danno SLD PVR = 63% TR ≅ 1.005 VR
- SL di salvaguardia vita SLV PVR = 10% TR ≅ 9.491 VR
- SL di Collasso SLC PVR = 5% TR ≅ 19.495 VR
- Come dicevamo in precedenza il programma imposta i valori predefiniti di tali parametri in base al tipo di costruzione e alla classe d’uso, ma l’utente può in ogni caso impostare valori in completa autonomia.
- Valori spettrali per stati limite: Danno, Ultimo e Collasso
- I parametri della pericolosità sismica e i valori spettrali per sisma orizzontale e verticale sono inseriti all’interno di un riquadro tipo schedario, che consente di visualizzare i valori per lo stato limite di interesse.
- Come visualizzare i valori relativi ad uno stato limite
- Cliccare su una delle tre etichette poste sulla parte superiore del riquadro
- Parametri di pericolosità sismica del sito
- Le Ntc08/Ntc18 prevedono che per ogni stato limite di interesse vengano specificati i parametri della pericolosità sismica del sito, che sono i seguenti:
- ag accelerazione orizzontale massima del terreno;
- Fo valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale;
- Tc* periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale.
- Questi valori devono essere desunti dalle tabelle pubblicate nell’Allegato B alle norme in base alle coordinate geografiche del sito e ai periodi di ritorno dell’azione sismica per i tre stati limite di interesse. Nel caso di siti ricadenti nel territorio italiano, il programma è in grado di impostare in automatico tali valori in funzione delle caratteristiche tipologiche e d’uso dell’edificio e delle coordinate geografiche In ogni caso, per esigenze particolari o per applicazioni su siti esteri, è possibile impostare in autonomia i valori della pericolosità sismica e gli altri valori spettrali.
- Le tabelle di pericolosità sismica allegate alle Ntc08 si riferiscono infatti al territorio italiano e riportano i valori per una griglia predefinita di punti geodetici e per un insieme limitato di periodi di ritorno. Per ottenere quindi i valori corrispondenti ad una determinata posizione geografica e ad un determinato periodo di ritorno si richiede in genere una doppia interpolazione dei valori tabellati.
- Il programma è in grado di eseguire in automatico tale compito, fintanto che le coordinate geografiche ricadono nel territorio italiano.
- Allo scopo si richiede che il file che contiene le tabelle di normativa in formato digitale “TabellaSismica08.res” e distribuito insieme al programma, si trovi nella stessa cartella del file eseguibile (Por.exe o Porslim.exe).
- Se le coordinate geografiche non sono state assegnate (ovvero non è stata cliccata la corrispondente casella di attivazione) o se queste risultano esterne al territorio italiano, il programma propone in alternativa i valori medi attribuibili alla zona sismica assegnata.
- In ogni caso e per applicazioni su siti esteri è possibile impostare in autonomia i valori della pericolosità sismica e gli altri valori spettrali.
- Parametri per spettro orizzontale
- Sono i parametri che definiscono compiutamente lo spettro di progetto per la componente orizzontale:
ag Accelerazione orizzontale massima al suolo ag, espressa in [g]
Tc, Tb, Td Periodi spettrali di riferimento [s], di cui riportiamo le espressioni di normativa
Tb = Cc Tc*/3
Tc = Cc Tc*
Td = 4.0 ag +1.6 [s]
essendo Cc in fattore dipendente dalle condizioni stratigrafiche:
Cc = 1.10 Tc* -0.20 per categoria A
Cc = 1.05 Tc* -0.33 per categoria B
Cc = 1.25 Tc* -0.50 per categoria C
Cc = 1.15 Tc* -0.40 per categoria D
Fo Fattore di amplificazione spettrale
Ss Fattore di amplificazione stratigrafico, dipendente dalle condizioni stratigrafiche secondo le seguenti relazioni di normativa:
Ss = 1,00 per categoria A
Ss = 1,40- 0,40 Fo ag 1,00 ≤ Ss ≤1,20 per categoria B
Ss = 1,70- 0,60 Fo ag 1,00 ≤ Ss ≤1,50 per categoria C
Ss = 2,40- 1,50 Fo ag 0,90 ≤ Ss ≤1,80 per categoria D
Ss = 2,00- 1,10 Fo ag 1,00 ≤ Ss ≤1,60 per categoria E
St Fattore di amplificazione topografico
eta Fattore di viscosità η (nel caso dello s.l. di danno)
η = [10/(5 + ξ) ]0.5 ≥ 0,55
essendo ξ il coefficiente di smorzamento viscoso espresso in percentuale,
q Fattore di struttura (nel caso di s.l. ultimi),
q = Kr Ka αu/α1
in cui:
Kr è il fattore di regolarità strutturale 0.8 ≤ Kr ≤ 1.0,
Ka è il fattore di tipologia strutturale 2.0 ≤ Ka ≤ 3.0,
αu/α1 è il rapporto di sovraresistenza.
- Maggiori informazioni sono riportate al paragrafo seguente.
- Le espressioni che definiscono lo spettro risposta elastico della componente orizzontale sono le seguenti:
- 0 ≤ T < Tb S (T) = ag Ss St Fo η [T/Tb + (1-T/Tb)/(η Fo)]
- Tb ≤ T < Tc S (T) = ag Ss St η Fo
- Tc ≤ T < Td S (T) = ag Ss St η Fo [Tc/T]
- Td ≤ T S (T) = ag Ss St η Fo [Tc Td /T2]
- essendo
- T il periodo di vibrazione,
- S l’accelerazione spettrale orizzontale.
- Per gli stati limite di esercizio (SLD) lo spettro da utilizzare è lo spettro elastico sopra definito.
- Per gli stati limite ultimi (SLV/SLC) lo spettro da utilizzare si ricava dallo spettro elastico sopra definito, sostituendo il termine η col termine 1/q.
- Per gli stati limite ultimi, quindi interviene il fattore di struttura q: al crescere del fattore di struttura si ottengono accelerazioni spettrali minori. Tramite il fattore di struttura si applica quindi una riduzione delle forze elastiche per tener conto, se pure in forma semplificata, delle capacità dissipative anelastiche della struttura, della sua sovraresistenza, dell’incremento di periodo proprio a seguito delle plasticizzazioni.
- Il fattore di struttura orizzontale è utilizzato solo nell'ambito delle verifiche sismiche locali, non interviene nell'ambito dell'analisi pushover.
- Parametri per spettro verticale
- Sono i parametri che definiscono compiutamente lo spettro di progetto per la componente verticale:
ag Accelerazione verticale massima al suolo [g],
da assumere pari a quella orizzontale nella espressione dello spettro, essendo gli effetti di scala condensati nel fattore Fv,
Tc, Tb, Td Periodi spettrali di riferimento [s], che assumono i seguenti valori regolamentari
Tb = 0.05
Tc = 0.15
Td = 1.0 [s]
Fv Fattore di amplificazione spettrale, valutabile secondo normativa tramite la relazione:
Fv = 1.35 Fo ag0.5
Ss Fattore di amplificazione stratigrafico, che può essere posto secondo normativa:
Ss = 1.00
St Fattore di amplificazione topografico,
da assumere con le stesse espressioni riportate per lo spettro orizzontale,
eta Fattore viscoso (nel caso dello s.l. di danno),
da assumere con le stesse espressioni riportate per lo spettro orizzontale,
q Fattore di struttura (nel caso dello per s.l. ultimo), la norma raccomanda il valore
q = 1.5
per qualunque tipologia strutturale e di materiale (eccetto i ponti).
- Le espressioni che definiscono lo spettro risposta elastico della componente verticale sono le seguenti:
- 0 ≤ T < Tb S (T) = ag Ss St Fv η [T/Tb + (1-T/Tb)/(η Fv)]
- Tb ≤ T < Tc S (T) = ag Ss St η Fv
- Tc ≤ T < Td S (T) = ag Ss St η Fv [Tc/T]
- Td ≤ T S (T) = ag Ss St η Fv [Tc Td /T2]
- essendo
- T il periodo di vibrazione,
- S l’accelerazione spettrale verticale.
- Per gli stati limite di esercizio (SLD) lo spettro da utilizzare è lo spettro elastico sopra definito.
- Per gli stati limite ultimi (SLV/SLC) lo spettro da utilizzare si ricava dallo spettro elastico sopra definito, sostituendo il termine η col termine 1/q.
- Per gli stati limite ultimi, quindi interviene il fattore di struttura q: al crescere del fattore di struttura si ottengono accelerazioni spettrali minori. Tramite il fattore di struttura si applica quindi una riduzione delle forze sismiche elastiche per tener conto, se pure in forma semplificata, delle capacità dissipative anelastiche della struttura, della sua sovraresistenza, dell’incremento di periodo proprio a seguito delle plasticizzazioni.
- La definizione della componente sismica verticale è riportata per la completezza del quadro informativo, ma non interviene nel presente contesto di verifica, con riferimento alle costruzioni in muratura.