Risposta Sismica Locale (utilizzo delle carte di Microzonazione di III livello)

di Claudio D’Ambra, Bernardo Romano e Filomena Miragliuolo 

Conoscere la storia sismica di un territorio è importante, in quanto, ogni evento, anche se di modesta entità, dà luogo a modifiche dello stato tensionale nella struttura rispetto all’assetto di equilibrio originario. La somma nel tempo di tali modifiche potrebbe condurre la struttura ad assumere una configurazione ai limiti della stabilità. Il complesso risulta di età relativamente recente rispetto alla storia sismica che ha caratterizzato il territorio, il terremoto dell’Irpinia del’80 ed il recente terremoto del 21 agosto del 2017 risultano essere gli unici eventi sismici che hanno interessato la struttura.

Di seguito si riporta un elenco estratto dall’archivio storico dell’INGV che indica gli eventi sismici sull’ isola d’Ischia per intensità sismiche superiori al II grado della scala Mercalli a partire dall’anno 1275.

MICROZONAZIONE SISMICA DI III LIVELLO

Le carte di Microzonazione Sismica (MS) di livello 3 caratterizzano con valori numerici le microzone sismicamente omogenee. La caratterizzazione avviene mediante un fattore di amplificazione del moto (FA) così come definito negli Indirizzi e criteri generali per la Microzonazione Sismica (ordinanza n°1 2018). I valori di FA attribuiti alle varie microzone di una mappa definiscono una scala di pericolosità sismica locale.
Le Norme Tecniche per le Costruzione (NTC), richiedono che nella progettazione siano affrontati aspetti comuni agli studi di MS. E’ quindi conseguente che tali studi condividano alcuni obiettivi. Occorre però distinguere la scala alla quale si opera. Infatti, la progettazione è riferita ad uno specifico manufatto (scala del manufatto) e quindi riguarda ambiti territoriali che possono essere estremamente limitati, mentre la MS opera su una scala areale ed è riferita ad una microzona la cui estensione può essere notevole, in dipendenza delle condizioni di relativa omogeneità dei suoli (scala della microzona). In genere, quindi, lo studio a supporto della progettazione fornisce informazioni più puntuali di quelle che si possono ottenere dagli studi per la MS. Quest’ultima, di contro, offre informazioni relative ad aree più estese e quindi offre una conoscenza più diffusa, di sicuro interesse anche per la pianificazione urbanistica e la pianificazione di emergenza.
Secondo quanto riportato nell’ordinanza n1 del 27 novembre 2018 allegato 3, al fine di definire lo spettro elastico di progetto, il progettista delle strutture dovrà confrontare lo spettro di risposta medio regolarizzato ottenuto dallo studio di MS3 della microzona di interesse con quello ottenuto con l’approccio semplificato della normativa sismica, per la categoria di sottosuolo in corrispondenza del manufatto e per il tempo di ritorno di 475 anni.
L’intervallo di periodi da considerare per il confronto tra lo spettro di MS3 e quello di norma dell’approccio semplificato è determinato considerando i periodi di vibrazione di interesse dell’opera nelle due direzioni principali, ossia il minore Tmin, e il maggiore, Tmax, dei tre periodi di vibrazione dell’edificio (inteso come struttura tridimensionale) con massa partecipante più elevata, tenendo anche conto dell’elongamento degli stessi durante la risposta sismica. Tale intervento è compreso tra Tmin e 2Tmax’.
In questo intervallo dovranno essere valutate le seguenti 2 condizioni:

  1. Lo spettro di MS3 supera puntualmente in misura maggiore lo spettro semplificato di norma;
  2. L’integrale dello spettro di MS3 è superiore del 20% rispetto al corrispondente integrale dello spettro semplificato di norma.

Se nessuna delle due condizioni è verificata, è possibile utilizzare l’approccio semplificato della normativa sismica. Se almeno una delle condizioni è verificata, lo spettro previsto dall’approccio semplificato della norma può ritenersi significativamente meno conservativo di quello di MS3.
In questo caso il progettista, utilizzando i risultati della MS3, dovrà procedere a definire gli approfondimenti geologici, geofisici e geotecnici necessari a dettagliare il modello di sottosuolo nell’area di interesse del manufatto. Sulla base di questi approfondimenti il progettista dovrà valutare le condizioni di applicabilità dell’approccio semplificato della normativa e, nel caso, giustificarne l’adozione in relazione alle caratteristiche stratigrafiche e morfologiche dello specifico sito rispetto alla situazione di riferimento alla quale si riferisce lo spettro ottenuto dagli studi di microzonazione sismica. In caso contrario, il progettista dovrà necessariamente procedere con un’analisi di risposta sismica locale (1D) o bidimensionale (2D), in base alle caratteristiche del sito. In particolare, i risultati della MS3 saranno utilizzati per definire il volume significativo di sottosuolo e le caratteristiche morfologiche da considerare per le analisi numeriche della risposta sismica locale, incluedendo la possibile presenza di effetti 2D.

ESEMPIO UTILIZZO CARTA DI MICROZONAZIONESISMICA

Considerando un generico edificio in muratura ricadente nel Comune di Forio in una delle Microzone Omogenee in Prospettiva Sismica, ovvero delle aree che presentano un’analoga risposta alla sollecitazione sismica, in questo caso si considererà per esempio la zona 4 (verde scuro)

Regolarizzazione degli spettri ottenuti dagli studi di MS3

La regolarizzazione dello spettro di risposta riferiti alla MOPS 2204 è avvenuta così come indicato in ordinanza n1 del 27 novembre 2018 allegato 3 (appendice 1) seguendo la procedura di regolarizzazione (Newmark e Hall, 1982, Romeo 2007, Liberatore e Pagliaroli 2014).

Il generico edifico in muratura di due piani risulta caratterizzato da periodi di vibrazione bassi propri degli edifici in muratura ad un basso numero di piani.

I tre periodi dell’edificio considerato sono riportati nella tabella seguente:

EDIFICIO IN MURATURA

L’intervallo da considerare per il confronto tra gli spettri è stato ottenuto considerando il periodo minimo e massimo dell’edificio

INTERVALLO PERIODI EDIFICIO IN MURATURA

Il confronto verrà effettuato tra lo spettro MOPS di riferimento normalizzato e lo spettro di norma ottenuto dall’approccio semplificato delle NTC riferito ad un suolo B e periodo di ritorno 475 anni, i cui parametri spettrali sono di seguito riportati.

PARAMETRI DELLO SPETTRO ELASTICO DELL’ACCELERAZIONE ORIZZONTALE – SLV

CONCLUSIONI

Per l’esempio analizzato che considera una generica costruzione in muratura sita nel comune di Forio, ricadente nella Microzona Omogenea in Prospettiva Sismica MOPS2004, visto che nessuna delle due condizioni riportate in ordinanza 1 risulta verificata, lo spettro previsto dall’approccio semplificato della norma può ritenersi significativamente meno conservativo di quello di MS3. Infine, ferme restando le prerogative del progettista in merito alle sue scelte effettuate per la caratterizzazione delle azioni sismiche e sotto la sua completa responsabilità, gli spettri di risposta elastici prodotti dallo studio MS3 regolarizzati, possono essere usati nella progettazione qualora vengano ritenuti più affidabili di quelli risultati dall’analisi di risposta sismica locale (RSL) condotti con metodi standard (1D lineare equivalente ) e in questo più conservativi di quelli dell’approccio semplificato. La scelta del progettista di utilizzare gli spettri di risposta elastici prodotti dallo studio MS3 dovrà comunque essere giustificata nella relazione di calcolo strutturale, anche in riferimento alla relazione geologica e geotecnica.
Per le costruzioni di classe III e IV di cui alle Norme Tecniche, se nessuna delle due condizioni di cui ai punti 1 e 2 del presente paragrafo risulta verificata, in riferimento al tempo di ritorno di 475 anni, sarà possibile utilizzare l’approccio semplificato della normativa sismica, al fine di determinare gli spettri di risposta per tutti i tempi di ritorno necessari. In caso contrario, occorre necessariamente approfondire l’analisi della risposta sismica locale nei modi suddetti. Sono fatte salve eventuali disposizioni regionali più restrittive.

SPETTRI MOPS REGOLARIZZATI

Cliccando sul testo è possibile scaricare i file EXCEL degli spettri ottenuti regolarizzando i risultati forniti dagli studi di microzonazione di III livello

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