Autore delle Slide: Ing. Angelo Biondi. http://www.edilnotizie.it

2. STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA

3. MAPPA SISMICA MONDIALE

4. MAPPA SISMICA EUROPEA

5. EFFETTI PRINCIPALI DEL TERREMOTO - Scuotimento del terreno - Apertura di faglie e fratture in superficie - Cedimenti del terreno (liquefazione) - Maremoti / Tsunami

6. SCUOTIMENTO DEL TERRENO - Accelerogramma

7. SCUOTIMENTO DEL TERRENO – Onde Sismiche

8. SCUOTIMENTO DEL TERRENO – Onde Sismiche Onde P Onde S Onde di Rayleigh Onde di Love Onde di profondità Onde di superficie

9. LE FAGLIE

10. LE FAGLIE

11. LE FAGLIE – La Faglia di S.Andrea

12. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Prende il nome di liquefazione un cedimento del suolo dovuto allo scuotimento di sedimenti sabbiosi saturi in acqua che assumono comportamento da liquido. Perché avvenga liquefazione è necessario che i singoli granuli di sabbia perdano il contatto reciproco: essendo il continuo della sostanza ora liquido, il sedimento si metterà a fluire come un liquido viscoso. Lo scuotimento indotto da un terremoto può provocare la liquefazione di sedimenti sabbiosi saturi in acqua, allorquando questi siano confinati da strati meno permeabili.

13. CATEGORIA DEL SUOLO Per sottosuoli appartenenti alle ulteriori categorie S1 ed S2 di seguito indicate, è necessario predisporre specifiche analisi per la definizione delle azioni sismiche, particolarmente nei casi in cui la presenza di terreni suscettibili di liquefazione e/o di argille d’elevata sensitività possa comportare fenomeni di collasso del terreno. Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di sottosuolo non classificabile nei tipi precedenti. S2 Depositi di terreni caratterizzati da valori di V S,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < C u , 30 < 20 kPa), che includono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche. S1 Descrizione Categoria del suolo

14. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Particelle di terreno saturo Particelle di terreno liquefatto Per liquefazione di un terreno s'intende il quasi totale annullamento della sua resistenza al taglio con l'assunzione del comportamento meccanico caratteristico dei liquidi. I fenomeni di liquefazione che interessano i depositi sabbiosi saturi dipendono da: • proprietà geotecniche dei terreni • caratteristiche delle vibrazioni sismiche e loro durata • genesi e storia geologica dei terreni • fattori ambientali

15. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Durante una sollecitazione sismica vengono indotte nel terreno delle sollecitazioni cicliche di taglio , mentre la pressione litostatica , dovuta al peso dei sedimenti sovrastanti, resta costante. Nel terreno si possono generare fenomeni di liquefazione se la scossa sismica produce un numero di cicli tale da far si che la pressione interstiziale uguagli la pressione di confinamento . Nei depositi la pressione di confinamento aumenta con la profondità, mentre l'ampiezza dello sforzo di taglio indotto dal sisma diminuisce. La resistenza alla liquefazione quindi è maggiore con la profondità . Quindi, maggiore è la durata di un terremoto più alta è la possibilità che si arrivi (maggior numero di cicli) alla liquefazione. Inoltre, maggiore è l'ampiezza della vibrazione e della deformazione indotta e minore è il numero di cicli necessari per giungere a tale condizione. La probabilità che un deposito raggiunga le condizioni per la liquefazione dipende anche dallo stato di addensamento, dalla composizione granulometrica, dalle condizioni di drenaggio, dalla storia delle sollecitazioni sismiche e dall'età del deposito stesso. Tanto minore è il grado di addensamento del materiale (elevato indice dei vuoti e bassa densità relativa) tanto maggiore è la probabilità che, a parità di altre condizioni, un deposito raggiunga lo stato di liquefazione. Per quanto riguarda la storia delle sollecitazioni sismiche su un deposito si può affermare che precedenti deformazioni moderate influiscano positivamente sulla resistenza del deposito, mentre una storia caratterizzata da alti livelli di deformazione (deposito già soggetto a liquefazione) ha effetti negativi sul potenziale di riliquefazione. I depositi sabbiosi con più alto potenziale di liquefazione sono i più recenti. A parità di composizione e di altre condizioni lo stesso deposito, se più antico , avrà sviluppato legami intergranulari e cementazioni sempre più forti con il tempo. Inoltre la struttura di un deposito antico sarà resa più stabile e omogenea per gli effetti delle vibrazioni indotte da precedenti terremoti di piccola entità.

16. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Mappa del Rischio

17. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Effetti della Liquefazione

18. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Espansione laterale (lateral spread)

19. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Espansione laterale (lateral spread)

20. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Perdita di portanza (loss of bearing strength)

21. IL FENOMENO DELLA LIQUEFAZIONE Perdita di portanza (loss of bearing strength)

22. TSUNAMI

23. TSUNAMI

24. TSUNAMI L'energia di uno tsunami è costante, in funzione della sua altezza e velocità. Quindi, quando l'onda si avvicina alla terra, la sua altezza aumenta mentre diminuisce la sua velocità. Le onde viaggiano a velocità elevate, più o meno senza essere notabili quando attraversano le acque profonde, ma la loro altezza può crescere fino a 30 metri e più quando raggiungono la linea costiera.

25. TSUNAMI La velocità del maremoto può essere semplicemente espressa dalla formula: dove g è l'accelerazione di gravità e vale 9,8 m/s 2 , e h è la profondità del mare espressa in metri.

26. TSUNAMI

27. TSUNAMI

28. RISCHIO SISMICO S. Giuliano di Puglia (CB), 31 ottobre 2002

29. RISCHIO SISMICO Terremoti storici nell’area interessata Epicentro del 31 ottobre 2002

30. RISCHIO SISMICO Mappa sismica nuova Mappa sismica precedente

31. MAPPA SISMICA 1984 1a Categoria 2a Categoria 3a Categoria Non sismica

32. MAPPA SISMICA 2003

33. MACRO ZONAZIONE E MICRO ZONAZIONE SISMICA MACRO ZONAZIONE SISMICA La Microzonazione sismica rappresenta l’attività svolta ai fini di una più dettagliata suddivisione del territorio in aree in cui i valori di pericolosità sismica rispecchiano più rigorosamente le condizioni locali. L’analisi della risposta di un suolo alle sollecitazioni sismiche (Risposta Sismica Locale), costituisce la parte fondamentale delle attività di Microzonazione Sismica. MICRO ZONAZIONE SISMICA

34. MAPPE SISMICHE Mappa Sismica 2008 – Reticolo di riferimento

35. NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Mappa Sismica 2008 – Reticolo di riferimento

36. NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Mappa Sismica 2008 – Reticolo di riferimento

37. MODELLI DI CALCOLO STRUTTURALE IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI

38. MODELLI DI CALCOLO STRUTTURALE IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Modello strutturale ad impalcato rigido

39. MODELLI DI CALCOLO STRUTTURALE IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Modello strutturale ad impalcato deformabile

40. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Schema telaio

41. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Deformata del telaio: Quota 3 = Piano Rigido

42. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Momento Flettente del telaio: Quota 3 = Piano Rigido

43. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Taglio del telaio: Quota 3 = Piano Rigido

44. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Deformata del telaio: Quota 3 = Piano Deformabile

45. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Momento Flettente del telaio: Quota 3 = Piano Deformabile

46. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Diagramma del Taglio del telaio: Quota 3 = Piano Deformabile

47. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Piano Rigido Piano Deformabile Deformata

48. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Piano Rigido Piano Deformabile Diagramma del Momento Flettente

49. IMPALCATI RIGIDI O DEFORMABILI Piano Rigido Piano Deformabile Diagramma del Taglio

50. CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE (D.M. 2008) In ragione della necessità che la costruzione sia dotata di sistemi strutturali capaci , con costi accettabili, di soddisfare i requisiti di sicurezza nei confronti sia dei carichi verticali che dell’azione sismica , in siti a sismicità significativa i criteri di progettazione nei confronti delle azioni sismiche devono essere considerati già nell’impostazione della progettazione strutturale. La costruzione deve essere dunque dotata di sistemi resistenti lungo almeno due direzioni e capaci di garantire un’adeguata resistenza e rigidezza nei confronti sia dei moti traslazionari, sia dei moti torsionali dovuti all’eccentricità tra il centro di massa ed il centro di rigidezza dell’intera struttura o anche solo di una sua porzione. Tali moti torsionali tendono a sollecitare i diversi elementi strutturali in maniera non uniforme. A tal fine, sono da preferirsi configurazioni strutturali in cui i principali elementi resistenti all’azione sismica sono distribuiti nelle zone periferiche della costruzione e al contempo limitano l’eccentricità tra centro di massa e centro di rigidezza a ciascun livello della costruzione. Per massimizzare la rigidezza torsionale conseguita nel modo suddetto è necessario che gli orizzontamenti funzionino da diaframma rigido ai fini della ripartizioni delle forze sugli elementi verticali che li sostengono, nei modi specificati al Cap. 7.2.6 delle Norme Tecniche per le Costruzioni.

51. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema ERRATO – Plinti non collegati

52. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema CORRETTO – Plinti collegati

53. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema ERRATO – Pilastri orientati secondo il lato della struttura più resistente

54. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema CORRETTO – Pilastri orientati secondo il lato della struttura meno resistente

55. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema ERRATO – Modello strutturale a telai non collegati

56. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema CORRETTO – Modello strutturale a telai collegati

57. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema SCONSIGLIATO – Distribuzione irregolare delle pareti

58. MODELLAZIONE STRUTTURALE Schema CONSIGLIATO – Distribuzione regolare delle pareti

59. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Baricentro delle Masse e delle Rigidezze

60. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Baricentro delle Masse e delle Rigidezze Struttura 1 Struttura 2

61. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Baricentro delle Masse e delle Rigidezze Struttura 1 Struttura 2

62. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze Traslazione e rotazione dell’impalcato rigido Spostamento globale del singolo elemento Componenti dello spostamento globale

63. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze Rigidezza del singolo elemento Aliquota della forza tagliante di piano che sopporta il singolo elemento Forza tagliante di piano totale

64. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze Coordinate del baricentro delle rigidezze dell’impalcato

65. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze

66. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze

67. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze

68. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Posizione del Baricentro delle Rigidezze

69. CORREZIONE TORSIONALE VECCHIA NORMA - D.M. ‘96 A/B > 2.5 Analisi Sismica Statica

70. CORREZIONE TORSIONALE Metodo dell’incremento dell’eccentricità (5% di “ d ”)

71. CORREZIONE TORSIONALE Metodo del coefficiente  Per edifici aventi massa e rigidezza distribuite in modo simmetrico in pianta.

72. MODELLAZIONE STRUTTURALE Modellazioni sconsigliate 1 – Sbalzi 2 – Pilastri in falso 3 – Luci elevate 4 – Travi a spessore

73. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE - Analisi sismica Statica classica - Analisi sismica Dinamica classica - Analisi sismica Statica nodale - Analisi sismica Dinamica nodale - Analisi sismica Lineare - Analisi sismica Non Lineare

74. ANALISI SISMICA DELLE STRUTTURE Analisi Sismica Classica Analisi Sismica Nodale

75. L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE vengono sostituite da azioni statiche equivalenti le azioni dinamiche agenti nella struttura dovute all’accelerazione delle masse Ipotesi Fondamentali: - Nella pratica professionale non è necessario conoscere l’andamento nel tempo delle caratteristiche di sollecitazione in ogni sezione dell’elemento strutturale, ma è sufficiente conoscerne il valore massimo. - Nelle strutture tipiche dell’ingegneria civile (ad esempio edifici per civile abitazione) le masse strutturali sono concentrate in massima parte in corrispondenza degli impalcati (solai). - In alcuni casi (edifici in c.a.) gli impalcati possono essere considerati elementi indeformabili nel proprio piano, e quindi in grado di connettere rigidamente tutti i nodi strutturali giacenti su di essi.

76. L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE Se si impone alla testa del piedritto uno spostamento orizzontale u 0 (rispetto la posizione di riposo verticale) e successivamente lo si lascia libero, sul sistema si instaurerà un regime di oscillazioni libere caratterizzate da una andamento sinusoidale nel tempo con un periodo di oscillazione T 0 , questo è il tempo che intercorre per permettere al traverso di compiere un’oscillazione completa e ritornare nella posizione iniziale. Tale periodo, detto anche periodo proprio dell’oscillatore è legato alle due grandezze m e k (massa e rigidezza) dalla seguente relazione:

77. L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE Oscillazione ideale (smorzamento nullo) Oscillazione reale (smorzamento non nullo)

78. L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE L’effetto del sisma sulla struttura può essere considerato come l’applicazione al sistema di una forza di tipo sinusoidale L’applicazione di questa forza instaurerà sul sistema un regime di oscillazioni forzate il quale, dopo una prima fase iniziale in cui saranno presenti anche le oscillazioni libere smorzate, assumerà un forma analoga a quella delle oscillazioni libere ma con un periodo che adesso sarà quello della forzante, con uno sfasamento rispetto ad essa ed un’ampiezza delle oscillazioni che dipende dal rapporto F/k (F = valore massimo della forza, k = rigidezza del sistema) e dal rapporto dei due periodi  = T 0 / T (T 0 = periodo di vibrazione del sistema; T = periodo di oscillazione della forza). Tale dipendenza è espressa dalla relazione seguente:

79. L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE Smorzamento nullo e periodo della forzante uguale al periodo proprio della struttura, condizione detta di “risonanza” (condizione teorica). Caso 1 (  = 0 ;  = 1) Smorzamento piccolo e periodo della forzante uguale al periodo proprio della struttura. L’amplificazione è grande, ma ha valore finito. Caso 2 (  piccolo ;  = 1) Periodo della forzante molto più grande del periodo proprio della struttura. La massa segue la forza come se si trattasse di tante condizioni statiche in sequenza. Caso 3 (  = 0) Periodo della forzante molto più piccolo del periodo proprio della struttura. Il sistema oscillante, poiché la variazione della forzante e molto rapida, non risente dell’effetto, comportandosi come se questa non fosse presente. Caso 4 (  grande)

80. L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE

81. L’EFFETTO DEL SISMA SULLE STRUTTURE

82. TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Statica - D.M. ‘96 Wi = massa del piano i-esimo dell’edificio C = coefficiente di intensità sismica  = coefficiente di struttura R (T) = coefficiente di risposta  = coefficiente di fondazione I = coefficiente di protezione sismica  i = coefficiente di distribuzione

83. TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Statica – Norme Tecniche 2008 z i , z j = altezze dei piani i-esimo e j-esimo dalla fondazione W i , W j = pesi delle masse ai piani i-esimo e j-esimo S d (T 1 ) = ordinata dello spettro di progetto in corrispondenza del valore T 1 del periodo H = altezza dell’edificio, espressa in metri, a partire dal piano di fondazione C l = coefficiente funzione della tipologia strutturale W = peso complessivo della struttura

84. TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Statica - Distribuzione delle forze sismiche equivalenti sulla struttura

85. TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Dinamica Schema Strutturale Modo n.1 Modo n.3 Modo n.7 1) Determinazione dei modi di vibrare della costruzione (analisi modale). 2) Calcolo degli effetti dell’azione sismica, rappresentata dallo spettro di risposta di progetto, per ciascuno dei modi di vibrare individuati. 3) Combinazione degli effetti relativi a ciascun modo di vibrare.

86. TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Dinamica Radice della somma dei quadrati (SRSS) Combinazione Quadratica Completa (CQC) L’utilizzo dello spettro di risposta consente di calcolare gli effetti massimi del terremoto sulla costruzione associati a ciascun modo di vibrare. Poiché durante il terremoto, tuttavia, gli effetti massimi associati ad un modo di vibrare non si verificano generalmente nello stesso istante in cui sono massimi quelli associati ad un altro modo di vibrare, tali effetti non possono essere combinati tra di loro mediante una semplice somma ma con specifiche regole di combinazione, di natura probabilistica, che tengono conto di questo sfasamento temporale.

87. TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Dinamica

88. TIPI DI ANALISI SISMICA Analisi Sismica Dinamica - Distribuzione delle forze sismiche equivalenti sulla struttura

89. CRITERI DI SCELTA DEL TIPO DI ANALISI SISMICA Requisito primario di applicabilità dell’analisi sismica statica è la regolarità della struttura. regolarità geometrica in pianta : intendendo con essa sia la regolarità geometrica della pianta i cui elementi strutturali devono essere posti a distanze regolari, e sia la regolarità della distribuzione delle rigidezze (ossia delle inerzie) degli stessi elementi. regolarità in elevazione : intesa come la proprietà da parte di tutti gli elementi verticali che abbiano resistenza significativa all’azione sismica di estendersi senza interruzione dalle fondazioni fino alla sommità dell’edificio, mantenendosi il rapporto tra masse e rigidezze degli impalcati pressoché costante per tutta l’altezza. distribuzione regolare dei pesi e dei carichi : assenza quindi di pannelli di tamponamento, o di carichi sia permanenti che accidentali distribuiti sugli impalcati in maniera asimmetrica.

90. CRITERI DI SCELTA DEL TIPO DI ANALISI SISMICA REQUISITO DI APPLICABILITA’ DELL’ANALISI SISMICA STATICA (D.M. ‘96) H = massima altezza dell’edificio a partire dal piano di fondazione B = massima dimensione in pianta dell’edificio

91. CRITERI DI SCELTA DEL TIPO DI ANALISI SISMICA REQUISITO DI APPLICABILITA’ DELL’ANALISI SISMICA STATICA (Norme Tecniche 2005) H = massima altezza dell’edificio a partire dal piano di fondazione C l = coefficiente moltiplicativo funzione della tipologia strutturale, il cui valore è riportato nel prospetto seguente:

92. SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO

93. Si può diagrammare il valore della massima accelerazione ottenendo lo spettro di risposta dell’accelerogramma SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO Si può quindi definire una curva che inviluppa tutti gli spettri di risposta, o che viene superata solo occasionalmente

94. SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO

95. CATEGORIA DEL SUOLO

96. SPETTRO DI PROGETTO