Valutazione della classe di rischio sismico di un edificio in c.a. secondo il D.M. 65/2017

La classificazione sismica degli edifici italiani

Con l’introduzione della classificazione sismica degli edifici italiani si è aperto un tema di importante interesse per il settore dell’ingegneria civile nella valutazione della vulnerabilità sismica delle strutture esistenti.

La determinazione della classe di appartenenza di un edificio può essere condotta secondo due metodi: l’uno convenzionale e l’altro semplificato. Il metodo convenzionale è concettualmente applicabile a qualsiasi tipologia di costruzione, mentre il metodo semplificato è indicato per una valutazione speditiva della Classe di Rischio dei soli edifici in muratura.

In questo articolo viene mostrato un esempio per la determinazione della classe di rischio di una costruzione in cemento armato sita sul territorio italiano, utilizzando il metodo convenzionale come indicato nelle “Linee guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni” pubblicate con il D.M. 65 del 07.03.2017.

Le analisi di vulnerabilità sismica sono state svolte impiegando il software SeismoBuild (distribuito da Mosayk srl, www.mosayk.it) il quale ha permesso di valutare la capacità della struttura al raggiungimento degli stati limiti in termini di PGA, parametro fondamentale per il calcolo della classe di rischio sismico.

Infine, seguendo la procedura indicata nelle Linee Guida sono stati riportati i passi fondamentali per l’attribuzione della classe di rischio dell’edificio in oggetto.

Analisi di vulnerabilità sismica

Come esempio di verifica si è scelto un edificio esistente di civile abitazione con struttura portante a telaio in cemento armato. L’edificio è costituito da 4 piani fuori terra con un’altezza media interpiano di 3,0 m. I solai, realizzati in latero-cemento, offrono un’elevata rigidezza nel piano; pertanto è stata fatta l’ipotesi di diaframmi a comportamento infinitamente rigido.
La costruzione è caratterizzata da una classe d’uso II e vita nominale di 50 anni, da cui i valori delle accelerazioni su suolo rigido (ag), riferite all’esempio e relative ai diversi stati limite, sono indicati in Figura 1.

Figura 1: Parametri dell’input sismico rilevati in SeismoBuild

Affinché si possa attribuire la classe di rischio sismico è necessario che sia effettuata la valutazione della capacità resistente della costruzione, ai sensi delle norme tecniche vigenti, almeno nei riguardi dello stato limite di salvaguardia della vita (SLV) e dello stato limite di danno (SLD). Per semplicità, così come consentito dalle Linea Guida (D.M. 65 del 07.03.2017), la valutazione verrà condotta facendo riferimento soltanto a due stati limite: SLV e SLD.

Lo studio della struttura è stato condotto utilizzando una modellazione non-lineare agli elementi finiti, come rappresentato nella Figura 2.

Figura 2: Modello tridimensionale a fibre in SeismoBuild

La valutazione del comportamento strutturale è stata svolta con un’analisi statica non-lineare tipo pushover per la quale sono stati definiti i parametri di resistenza del materiale (livello di conoscenza LC2) ed il modello geometrico attraverso una modellazione basata su elementi inelastici con formulazione a fibre.

Figura 3: Schema delle analisi pushover

L'analisi è stata condotta per tutte le combinazioni di calcolo (Figura 3) in modo tale da individuare la condizione più critica per la struttura in esame.

In totale sono state eseguite 16 analisi considerando:

• due direzioni traslazionali X e Y;
• eccentricità accidentale;
• distribuzioni di forze uniformi e proporzionali alle masse modali;
• inversioni dei segni, vista la forte asimmetria dell’edificio.

Per ciascuna delle 16 analisi pushover eseguite si sono condotte verifiche per gli stati limite SLV e SLD. Per l’SLV si sono condotte verifiche a taglio e di rotazione rispetto alla corda secondo il capitolo 8 delle NTC 2008, dove la combinazione più gravosa risulta essere in direzione +X con eccentricità +Y e distribuzione uniforme delle forze per la quale si è raggiunto una rottura di tipo fragile per i pilastri, come da Figura 4.

Viene quindi determinato il valore dell’accelerazione al suolo di capacità pari a PGAC(SLV) = 0,072 g, come da Figura 5.

Figura 4: Rottura di tipo fragile per i pilastri al raggiungimento dello stato limite SLV

Figura 5: PGA in capacità allo Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV)

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