In quest’articolo vedremo come eseguire le verifiche allo Stato Limite di Danno (SLD) e allo Stato Limite di Operatività (SLO) per le costruzioni civili e industriali in presenza dell’azione sismica. Vedremo nel dettaglio come valutare l’azione sismica per il calcolo della domanda e come valutare la capacità della struttura.
Le verifiche agli Stati Limite di Esercizio in presenza dell’azione sismica si tramutano in verifiche allo SLD e SLO. In aggiunta alle verifiche da eseguire allo Stato Limite di Esercizio, definite nel capitolo 4 delle NTC2018 relativo alle costruzioni civili e industriali, il capitolo 7 delle NTC2018 per la progettazione in presenza dell’azione sismica, prescrive i requisiti che la costruzione deve avere nei confronti dello Stato Limite di Danno e di Operatività, per gli elementi strutturali, non strutturali e gli impianti.
Nel seguito dell’articolo vedremo nel dettaglio tali prescrizioni. Potrai inoltre scaricare gratuitamente il Focus Normativo PDF contenente tutte le prescrizioni della Normativa Tecnica sul tema. Buona lettura!
SLE in presenza dell’azione sismica: Stato Limite di Danno (SLD) e di Operatività (SLO)
Prima di addentrarci nei dettagli delle verifiche da eseguire allo Stato Limite di Danno (SLD) e allo Stato Limite di Operatività (SLO) è necessaria una precisazione. Gli Stati Limite di Esercizio sono definiti in maniera generica al capitolo 2 delle NTC2018 e riassunti nell’elenco seguente:
- a) danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo) che possano ridurre la durabilità della struttura, la sua
efficienza o il suo aspetto; - b) spostamenti e deformazioni che possano limitare l’uso della costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto;
- c) spostamenti e deformazioni che possano compromettere l’efficienza e l’aspetto di elementi non strutturali, impianti, macchinari;
- d) vibrazioni che possano compromettere l’uso della costruzione;
- e) danni per fatica che possano compromettere la durabilità;
- f) corrosione e/o degrado dei materiali in funzione del tempo e dell’ambiente di esposizione che possano compromettere la durabilità.
Le verifiche da eseguire agli Stati Limite di Esercizio vengono poi particolarizzate nel capitolo 4 delle NTC2018, relativo alle costruzioni civili e industriali, in relazione alle diverse tecnologie costruttive: calcestruzzo armato, acciaio, muratura etc. Ad esempio, ai sensi del capitolo 4, per un edificio in calcestruzzo armato allo Stato Limite di Esercizio andranno eseguite le seguenti verifiche:
- verifiche di fessurazione;
- verifiche di deformazione;
- limitazione delle tensioni.
In presenza dell’azione sismica, ai sensi del capitolo 7 delle NTC2018 relativo alla progettazione per azioni sismiche, gli Stati Limite di Esercizio comprendono, in aggiunta alle verifiche contemplate nel capitolo 4, i seguenti Stati Limite:
- Stato Limite di Danno (SLD)
- Stato Limite di Operatività (SLO)
La Normativa Tecnica fornisce la probabilità di superamento PVR associata allo SLD e allo SLO per definire l’azione sismica corrispondente. Ti riporto di seguito la PVR allo SLD e SLO insieme con i corrispondenti periodi di ritorno dell’azione sismica, nell’ipotesi di Classe d’uso II e vita nominale VN della costruzione pari a 50 anni.
- SLD: PVR = 63% cui corrisponde un periodo di ritorno dell’azione sismica pari a TR,SLD = 50 anni;
- SLO: PVR = 81% cui corrisponde un periodo di ritorno dell’azione sismica pari a TR,SLO = 30 anni.
Lo Stato Limite di Operatività (SLO) si utilizza per le strutture che devono restare operative durante e dopo un evento sismico, quali ospedali, caserme, centri della protezione civile etc. Lo Stato Limite di Danno (SLD) ha lo scopo di garantire inagibilità solo temporanee nelle fasi post-sisma. La scelta sullo stato limite da considerare, SLD oppure SLO, viene eseguita sulla base della classe d’uso della costruzione. Per completezza, ti riporto l’elenco sintetico delle classi d’uso proposte dalla Normativa Tecnica. Trovi l’elenco dettagliato nel Focus Normativo PDF scaricabile gratuitamente nel corso dell’articolo.
- Classe I: costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli.
- Classe II: costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche
e sociali essenziali. - Classe III: costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi.
- Classe IV: costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in
caso di calamità.
Per strutture in classe d’uso I e II le verifiche vanno eseguite solo allo SLD. Tali verifiche consisteranno in verifiche di rigidezza (RIG) sugli elementi strutturali. Per strutture in classe d’uso III e IV, andranno eseguite verifiche di rigidezza (RIG) allo SLO e verifiche di resistenza (RES) allo SLD per elementi strutturali. Andranno inoltre eseguite verifiche di funzionalità (FUN) sugli impianti.
Stato Limite di Danno (SLD) e di Operatività (SLO): verifica di rigidezza (RIG) e resistenza (RES)
La verifica di rigidezza, indicata con la sigla RIG nella Normativa Tecnica, va eseguita sugli elementi strutturali e consiste nel confrontare la domanda in termini di spostamento di interpiano con la capacità.
Lo spostamento di interpiano, indicato anche come drift di piano, è definito come la differenza fra lo spostamento dell’impalcato i-esimo della costruzione e lo spostamento dell’impalcato immediatamente sottostante.
La domanda in termini di spostamento di interpiano, in presenza dell’azione sismica, viene solitamente calcolata mediante analisi modale con spettro di risposta, utilizzando:
- lo spettro di risposta ridotto del fattore di comportamento q ≤ 1.5 allo SLD;
- lo spettro di risposta elastico (quindi non ridotto del fattore q o in alternativa utilizzando q =1) allo SLO.
Gli spostamenti di interpiano dovranno essere calcolati analizzando un modello di calcolo non comprensivo di tamponature, ovvero trascurando l’effetto irrigidente delle tamponature.
Una volta nota la domanda in termini di spostamento di interpiano per ogni piano della costruzione, bisognerà confrontare i valori ottenuti con la capacità. La capacità viene definita dalla Normativa Tecnica come percentuale dell’altezza h di piano. Allo SLD, per le strutture intelaiate, i valori ammissibili degli spostamenti di interpiano sono:
- 0.5% di h per tamponature fragili;
- 0.75% di h per tamponature duttili.
Trovi tutti gli altri limiti sugli spostamenti di interpiano per strutture in muratura e per strutture intelaiate con tamponature deformabili nel Focus Normativo PDF scaricabile gratuitamente nel corso dell’articolo.
Allo SLO i limiti ammissibili per gli spostamenti di interpiano sono definiti come i limiti ammissibili validi allo SLD ridotti dei 2/3.
La verifica di resistenza (RES) va eseguita allo SLD per costruzioni in classe d’uso III e IV, mentre la verifica di rigidezza per tali costruzioni, come accennato in precedenza, va eseguita allo SLO.
Per le costruzioni esistenti, invece, le verifiche allo Stato Limite di Esercizio in presenza dell’azione sismica andranno eseguite solo per le costruzioni in classe IV.
Scarica il Focus Normativo PDF sulle verifiche allo SLD e SLO
Tutte le prescrizioni della Normativa Tecnica NTC2018 e della Circolare 2019 riguardanti gli Stati Limite di Esercizio in presenza dell’azione sismica (SLD e SLO) raccolte in unico documento PDF scaricabile gratuitamente. Compila i campi qui sotto, riceverai all’istante un’email contenente il link per eseguire il download.
Conclusioni
Gli Stati Limite di Esercizio vengono definiti in maniera generale nel capitolo 2 delle NTC2018, poi particolarizzati nel capitolo 4 in funzione della tecnologia costruttiva e definiti nuovamente nel Capitolo 7 mediante lo SLD e SLO. Un contesto normativo così articolato potrebbe essere causa di confusione per il progettista strutturale, facendo sorgere dubbi sulle verifiche che sono effettivamente da eseguire agli Stati Limite di Esercizio.
Riepilogando in maniera sintetica i contenuti dell’articolo, le verifiche allo Stato Limite di Esercizio vanno eseguite ai sensi del capitolo 4 e del capitolo 7 delle NTC2018. Le verifiche allo SLE secondo il capitolo 4 saranno eseguite nei confronti delle sollecitazioni derivanti dalle combinazioni di carico che non contemplano la presenza dell’azione sismica. Le verifiche allo SLE ai sensi del capitolo 7 vanno eseguite in presenza dell’azione sismica. Tali verifiche si tramutano in verifiche allo SLD oppure SLO a seconda della classe d’uso della costruzione e prevedono verifiche di rigidezza e resistenza sugli elementi strutturali e non strutturali ed eventualmente in verifiche di funzionalità sugli impianti.
Spero che i contenuti di quest’articolo siano stati d’aiuto per comprendere i principi di base delle verifiche allo SLD e SLO in presenza dell’azione sismica. Se l’hai trovato utile puoi suggerirlo ad un tuo collega su Linkedin o ad un tuo amico su Facebook cliccando sui tasti di condivisione social in fondo alla pagina.
Al prossimo post.
Marco
Codice articolo: 241
Ciao Marco,
ma per un edificio esistente di classe III come una scuola , le verifiche agli SLO sono obbligatorie?
In presenza dell’azione sismica sì. Ai sensi della Normativa Tecnica, sono richieste verifiche di rigidezza sugli elementi strutturali e di funzionalità sugli impianti.
Ciao
Marco