L'uso dell'acciaio nel miglioramento sismico degli edifici esistenti: il quaderno di FPA sul metodo convenzionale

La serie dei “quaderni progettuali” di Fondazione Promozione Acciaio si arricchisce con un nuovo documento di approfondimento sull'uso dell'acciaio negli interventi sulle costruzioni esistenti ma per migliorarne la risposta sismica.

Il questo secondo documento un approfondimento sul metodo convenzionale, uno dei due metodi previsti dalla normativa vigente per classificare sismicamente un edificio e la trattatazione di un esempio applicativo concernente un edificio esistente ad uso abitativo con struttura in muratura.

scuola-dissipazione-sismica.JPG

Miglioramento e adeguamento sismico di edifici esistenti: come determinare la classe di rischio con il metodo convenzionale

Dopo la pubblicazione della prima parte della serie i “Quaderni di progettazione" di Fondazione Promozione Acciaio, dedicata al tema degli interventi di miglioramento e adeguamento sismico degli edifici esistenti con l'acciaio in cui si fornivano le definizioni di Rischio Sismico e le modalità previste dalla normativa per attribuire la Classe di rischio sismico, in questo nuovo quaderno si approfondisce cosa prevede il Metodo Convenzionale, nella prima parte, mentre nella seconda parte si propone un esempio appplicativo.

Valutare la Classe di Rischio Sismico con il Metodo Convenzionale

Applicare il metodo convenzionale consiste, in sostanza, nell’eseguire l’analisi di vulnerabilità sismica della struttura esistente, nel suo stato di fatto e nella configurazione post-intervento.

Utilizzando il metodo convenzionale, l’effetto degli interventi per la riduzione del rischio, in termini di numero di cambi di Classe di Rischio conseguiti, è facilmente determinabile valutando la Classe di Rischio della costruzione in esame nella situazione pre-intervento e post-intervento.

L’attribuzione della classe di rischio pre - e post-intervento deve essere effettuata utilizzando lo stesso metodo e le stesse modalità di analisi previste dalle vigenti norme tecniche.

Il metodo convenzionale assegna alla costruzione in esame una Classe di Rischio in funzione del parametro economico PAM (Perdita Media Annua attesa) e dell'indice di sicurezza della struttura allo stato limite della salvaguardia della vita IS-V, così come indicato all’interno delle “Linee Guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni”.

Per la valutazione della Classe PAM e della Classe IS-V della costruzione in esame, necessarie per l'individuazione della Classe di Rischio, è sufficiente fare uso dei metodi indicati dalle vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni , procedendo attraverso i seguenti passi sinteticamente descritti nel documento.

Vediamo quali sono gli step previsti dal metodo

  • Accelerazione di capacità
  • Periodi di ritorno di capacità della struttura
  • Frequenza media annua di superamento λ
  • Costo di ricostruzione
  • PAM
  • IS-V
  • Attribuzione della classe di rischio

Di seguito la descrizione dei due primi passaggi, lasciando alla lettura dell'intero quaderno per la trattazione degli altri step e dell'esempio applicativo.

IMPORTANTE

Progettare un intervento che migliori entrambi gli indici significa evitare interventi che consentano un miglior comportamento allo stato limite di danno anziché a quello di salvaguardia della vita o viceversa.

L’utilizzo del metodo convenzionale comporta l’onere di valutare il comportamento globale della costruzione, indipendentemente da come l’intervento strutturale si inquadri nell’ambito delle Norme Tecniche per le Costruzioni (adeguamento, miglioramento o intervento locale). Pertanto, anche laddove si eseguano degli interventi locali di rafforzamento, che ai sensi delle suddette norme (§ 8.4.3 – NTC 2018) richiedono solo la verifica a livello locale, la verifica globale, esclusivamente per finalità di attribuzione della classe e senza in alcun modo incidere sulle procedure amministrative previste per tali interventi, deve essere comunque eseguita per attribuire la Classe di Rischio con il metodo convenzionale.
In tal caso, comunque, si avrà la facoltà di eseguire un numero di indagini inferiore a quello previsto dalle Norme per il rispettivo livello di conoscenza adottato. A questo proposito, ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni, si ricorda che, affinché possa attivarsi il comportamento globale, è necessario che siano stati preliminarmente eliminati i meccanismi locali la cui attivazione potrebbe impedire una risposta di tipo globale.

Primo step: Calcolare l'accelerazione di capacità

Si effettua l’analisi della struttura e si determinano i valori delle accelerazioni al suolo di capacità, PGAC (SLi), che inducono il raggiungimento degli stati limite indicati dalla norma (SLC, SLV, SLD,SLO).

È possibile, in via semplificata, effettuare le verifiche limitatamente allo SLV e allo SLD. Laddove si valuti il PAM ricorrendo alla determinazione dei punti corrispondenti a soli due stati limite, ai λ degli altri due stati limite potranno essere attribuiti i valori:

λ SLO = 1,67 λ SLD

λ SLC = 0,49 λ SLV

Una struttura è definita sismicamente vulnerabile quando è soggetta ad un’azione sismica critica, che porta al non soddisfacimento delle condizioni di verifica per un dato stato limite.

L’entità dell’azione sismica critica si valuta partendo dalla PGA (accelerazione di picco al suolo), la quale fornisce la capacità della struttura in termini di accelerazione su suolo rigido e che viene modificata considerando anche le caratteristiche del suolo dove è situato l’edificio.

Tale accelerazione viene incrementata fino a quando le verifiche degli elementi non risultano più soddisfatte. Questo valore di accelerazione è definito accelerazione di capacità ag dell’edificio e consente di calcolare l’indice di rischio IR.

La stima di ag si effettua in maniera diversa in funzione del tipo di analisi che viene condotta. A titolo di esempio si riporta il caso dell’analisi dinamica lineare applicata a edifici in c.a., che prevede il seguente processo iterativo:

Esempio di calcolo per la stima dell’accelerazione di capacità

 

Fig. 1 – Esempio di calcolo per la stima dell’accelerazione di capacità

Secondo step: il calcolo dei periodi di ritorno di capacità della struttura

Note le accelerazioni al suolo, è possibile ottenere i relativi periodi di ritorno degli eventi sismici associati a tali accelerazioni in termini di capacità (TrC). Le linee guida offrono la possibilità di passare dalle PGA ai periodi di ritorno in maniera semplificata con la seguente relazione:

accelerazione-di-capacita-formula.JPG

dove:

  • η dipende dalla zona sismica;
  • PGAD indica l’accelerazione di picco al suolo in termini di domanda;
  • TrD il periodo di ritorno in termini di domanda.

Tab. 1 – Valori di η in funzione della zona sismica

Valori di η in funzione della zona sismica

Si evince la possibilità di utilizzare il valore standard di η, ovvero il valore medio pari a η = 1 / 0,41

...continua la lettura nel PDF

>>> Consulta i quaderni integrali sul sito di Fondazione Promozione Acciaio <<<