Le scelte strutturali in zona sismica sono strettamente connesse alle caratteristiche del terremoto di progetto previsto nel luogo in cui si costruisce. E’ quindi utile definire dei parametri che permettano di descrivere terremoti sostanzialmente diversi in termini di risposta strutturale e correlare questi parametri con informazioni deducibili dal luogo di costruzione.
Un terremoto è descritto da una storia di accelerazione del terreno (figura 1) e le informazioni di interesse possono essere scomposte, in termini qualitativi, in un fattore di scala, che descrive l’intensità dell’evento, e nei suoi contenuti in frequenza, che descrivono la variabilità del moto e producono effetti differenti su costruzioni con periodi di vibrazione diversi.
Figura 1. Accelerogramma.
Ai fini del progetto è utile descrivere questi aspetti tramite gli spettri di risposta elastici che forniscono direttamente il massimo della risposta prevista in un sistema con periodo proprio di vibrazione T.
In questo caso l’intensità può essere associata al valore di accelerazione corrispondente al periodo T=0, e corrispondente alla massima accelerazione del terreno, mentre i contenuti in frequenza influenzano la forma dello spettro e i massimi valori attesi al variare del periodo proprio dell’edificio.
Una volta decisi alcuni aspetti di carattere generale che riguardano la misura della sicurezza, come la vita utile della costruzione e la probabilità di subire un terremoto maggiore di quello considerato nel dimensionamento, parametri che influenzano l’azione di progetto dipendono dal luogo e sono sostanzialmente tre: la posizione geografica del luogo in cui si costruisce, le caratteristiche meccaniche degli strati superficiali del terreno e le caratteristiche morfologiche del terreno.
In figura 2 sono riportati i valori di accelerazione del terreno attesi sul territorio italiano (probabilità di superamento del 10% in 50 anni).
Figura 2. Pericolosità sismica nazionale.
E’ evidente come nel territorio nazionale esistano situazioni fortemente diversificate e in alcune aree l’azione sismica influenza molto poco le scelte strutturali e i costi di costruzione mentre in altre aree l’accelerazione è piuttosto grande e condiziona fortemente le scelte progettuali.
Una volta inquadrato il problema in termini geografici, diventa importante la localizzazione di dettaglio e le caratteristiche di deformabilità del terreno. In generale, terreni più deformabili determinano azioni sismiche più intense, soprattutto nel caso di edifici con periodo di vibrazione lungo. Quanto detto risulta evidente dalla sovrapposizione degli spettri di progetto per le 5 classi di terreno considerate dalla normativa (figura 3).
Figura 3. Influenza delle caratteristiche del terreno sull’azione sismica di progetto.
Anche in questo caso le situazioni di progetto possono cambiare significativamente da caso a caso e costruzioni vicine ma fondate su terreni di diversa natura possono essere interessate da azioni sismiche molto differenti.
Figura 4. Influenza della morfologia del terreno sull’azione sismica di progetto.
L’ultimo aspetto riguarda la morfologia superficiale del terreno e la situazione peggiora passando da una costruzione su terreno pianeggiante ad una su pendio o su cresta, come descritto dagli spettri di figura 4.
a cura di Prof Andrea Dall’Asta, Prof. Alessandro Zona
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Architetture in Acciaio #15 «Costruzioni Sicure in Zona Sismica»
