Strutture speciali come centrali nucleari, strutture offshore e grandi dighe non sono considerate in queste normative [1] . L'obiettivo dichiarato di queste normative è di assicurare che, in caso di terremoto,
- la vita umana è protetta,
- il danno è limitato, e
- Le strutture importanti per la protezione civile restano operative.
Un terremoto rappresenta un'azione sulla struttura indotta dal suolo. L'azione corrisponde quindi ad un gruppo di spostamenti generalizzati o accelerazioni imposte. Per combinare questa azione con altre azioni (carico imposto, neve, ecc.) In situazioni di progettazione definita secondo la combinazione di norme DIN EN 1990, l'azione risultante dall'attività sismica è classificata come azione sismica.
Requisiti funzionali
Le strutture nelle zone sismiche devono soddisfare determinati requisiti per quanto riguarda la stabilità e la limitazione dei danni.
Per quanto riguarda la stabilità strutturale, è necessario garantire che il sistema strutturale resista al sisma di progetto definito senza collasso locale o globale, mantenendo così la sua integrità strutturale e una capacità portante residua dopo eventi sismici. In questo caso, il sisma di progetto di riferimento deve essere determinato con un periodo di ritorno di riferimento di TNCR = 475 anni [2]. Ciò corrisponde a una probabilità di occorrenza o di superamento del 10% entro 50 anni.
Inoltre, per quanto riguarda la limitazione dei danni, è necessario garantire che la struttura sia progettata e costruita per resistere ad un'azione sismica
avente una probabilità di accadimento maggiore rispetto all'azione sismica di progetto, senza il verificarsi del danno e le relative limitazioni d'uso, i cui costi sarebbero sproporzionatamente elevati rispetto ai costi della struttura stessa [1].
Tuttavia, questo progetto è trascurato nell'allegato nazionale tedesco per le azioni sismiche.Le affidabilità target per il requisito di non collasso e per il requisito di limitazione del danno sono implementate classificando le strutture in diverse classi di importanza. Un coefficiente di importanza γI è assegnato a ciascuna classe di importanza, che serve come valore di modifica dell'azione sismica di riferimento per determinare il sisma di progetto [1]. La classe di importanza II corrisponde al TNCR del terremoto di riferimento.
| Categoria di importanza | Edificio | Coefficiente di importanza γI |
|---|---|---|
| i | Edifici di minore importanza per la pubblica sicurezza (ad esempio edifici agricoli, ecc.) | 0.8 |
| II | Edifici ordinari non appartenenti alle altre categorie (piccoli edifici residenziali e uffici, officine, ecc.) | 1,0 |
| III | Edifici la cui resistenza sismica è importante in considerazione delle conseguenze associate a un crollo (edifici residenziali enormi, scuole, aule, centri commerciali, ecc.) | 1.2 |
| IV | Edifici la cui integrità durante i terremoti è di vitale importanza per la protezione civile (ospedali, importanti strutture di protezione civile, vigili del fuoco, personale di sicurezza, ecc.) | 1.4 |
Criteri di conformità - Stati limite ultimi
Per soddisfare i requisiti funzionali definiti di un edificio sottoposto ad azione sismica, devono essere verificati gli stati limite ultimi e di esercizio.
Gli stati limite ultimi descrivono possibili scenari di collasso o altri cedimenti strutturali dell'edificio considerato [1]. Per garantire la conformità, è necessario garantire la duttilità rispetto ai requisiti e la stabilità strutturale dell'intero edificio, inclusi tutti i componenti di fondazione e il terreno.
Tuttavia, gli stati limite di esercizio si concentrano sul danno che limita l'esercizio [1]. Per garantire un'affidabilità sufficiente contro i danni, devono essere assicurati i limiti di deformazione pertinenti. Inoltre, gli edifici importanti devono essere progettati come rigidi per proteggere la popolazione con una resistenza sufficiente per mantenere i servizi più importanti.
Duttilità
In generale, un terremoto applica energia a un edificio e induce vibrazioni [2]. La corrispondente oscillazione dell'edificio e il carico sismico dipendono dalle proprietà dell'edificio. Per quanto riguarda i terremoti, gli edifici possono essere progettati in modo tale da poter sopportare forze ad azione relativamente elevata con poca deformazione elastica o forze ad azione minore con deformazioni plastiche maggiori. La seconda soluzione porta a una dissipazione di energia significativamente maggiore, che richiede un calcolo fisicamente non lineare del sistema strutturale. In pratica, il coefficiente di comportamento q dipendente da una certa classificazione di duttilità viene utilizzato per ottenere l'equilibrio tra carico e dissipazione di energia [1]. Maggiore è la classe di duttilità, minore è il carico sismico equivalente. Tuttavia, maggiore è la classe di duttilità, maggiori sono i requisiti di progettazione strutturale per garantire la duttilità.
| Classe di duttilità della struttura | Coefficienti di comportamento q | |
|---|---|---|
| Comportamento strutturale a basso dissipativo | DCL (basso) | ≤ 1.5 |
| Comportamento strutturale dissipativo | DCM (media) | Componenti in calcestruzzo secondo DIN EN 1998-1, capitolo 5 Strutture in acciaio secondo DIN EN 1998-1, capitolo 6 Strutture composite in acciaio e calcestruzzo secondo DIN EN 1998-1, capitolo 7 Strutture in legno secondo DIN EN 1998-1, capitolo 8 Strutture in muratura secondo DIN EN 1998-1, capitolo 9 |
| DCH (alto) |
azione sismica
La norma sismica descrive il movimento del suolo che si verifica in un certo punto della superficie terrestre con uno spettro di risposta di accelerazione del suolo elastico (noto anche come spettro di risposta elastico). Lo spettro di risposta elastico è identico per quanto riguarda i requisiti stabiliti per la stabilità strutturale e la limitazione dei danni.
Poiché l'azione sismica è ridotta per mezzo di una reazione non lineare per la maggior parte delle strutture, è necessario un calcolo non lineare per la determinazione [1]. Per semplificare, è possibile determinare il comportamento duttile degli edifici con un calcolo lineare sulla base di uno spettro di risposta elastico modificato con il coefficiente di comportamento q. Lo spettro di risposta modificato con q è chiamato spettro di progetto [1]. Il coefficiente di comportamento q è correlato a uno smorzamento viscoso del 5% della struttura.
| Zona | Funzione dello spettro di progetto Sd (T) |
|---|---|
| 0 ≤ T ≤ TB | agR ⋅ γI ⋅ S ⋅ [1 + T/TB ⋅ (2.5/q - 1)] |
| TB ≤ T ≤ TC | agR ⋅ γI ⋅ S ⋅ 2.5/q |
| TC ≤ T ≤ TD | agR ⋅ γI ⋅ S ⋅ 2.5/q ⋅ TC/T |
| TD ≤ T | agR ⋅ γI ⋅ S ⋅ 2.5/q ⋅ (TC ⋅ TD )/T2 |
Sd (T) = ordinata dello spettro di progetto
T = periodo di vibrazione di un'oscillazione lineare monomassa
γI = coefficiente di importanza
q = coefficiente di comportamento
agR = accelerazione di picco del terreno di riferimento
TB, TC, TD = Periodi di controllo dello spettro di risposta
S = coefficiente suolo
L'accelerazione di picco del terreno di riferimento agR è un valore specifico del sito. Il valore risulta da un'analisi del rischio sismico della Repubblica federale di Germania. A seconda del pericolo locale, il paese è raggruppato nelle zone sismiche corrispondenti, da 0 a 3. All'interno di ciascuna zona, si presume che il pericolo sia costante e classificato con un valore corrispondente dell'accelerazione di picco del suolo di riferimento agR [1].
| Zona sismica | Valore dell'accelerazione di picco del terreno di riferimento agR in m/s2 |
|---|---|
| 0 | Non specificato |
| 1 | 0.4 |
| 2 | 0.6 |
| 3 | 0.8 |
| n/a | Non specificato |
Anche i periodi di controllo TB, TC e TD, e il coefficiente del suolo S definito per lo spettro di progetto sono valori specifici del sito e si basano su una combinazione di classe della fondazione del terreno e classe del sottosuolo [1] presente nel luogo di costruzione.
| condizioni del sottosuolo | [THESIS.THESISTITLE] | TB in s | TC in s | TD in s |
|---|---|---|---|---|
| A-R | 1.00 | 0,01 | 0.20 | 2,0 |
| B-R | 1.25 | 0,01 | 0,25 | 2,0 |
| C-R | 1.50 | 0,01 | 0.30 | 2,0 |
| B-T | 1.00 | 0,01 | 0.30 | 2,0 |
| C-T | 1.25 | 0,01 | 0.40 | 2,0 |
| C-S | 0.75 | 0,01 | 0.50 | 2,0 |
Il terreno, che dipende dalle velocità dell'onda di taglio, è diviso nelle classi A, B e C [1] :
- Tipo di terreno A
- Rocce solide (fresche) non alterate ad alta resistenza
- Le velocità delle onde di taglio dominanti sono superiori a circa 800 m/s
- Tipo di terreno B
- Rocce solide moderatamente alterate o rocce solide con bassa resistenza
- Terreno non consolidato a grana grossa (incoesivo) o a grana mista con elevate proprietà di attrito in una consistenza densa o solida (ad esempio, roccia friabile glaciale)
- Le velocità delle onde di taglio dominanti variano tra circa 350 m/s e 800 m/s
- Tipo di terreno C
- Rocce solide fortemente o completamente alterate
- Terreno non consolidato a grana grossa (non coeso) o a grana mista in terreno medio denso o almeno di consistenza rigida
- Terreno a grana fine (coesivo) di consistenza almeno rigida
- Le misurazioni delle onde superficiali dominanti variano tra circa 150 m/s e 350 m/s
Il sottosuolo che cambia tra roccia e sedimento è diviso nelle classi di sottosuolo R, T e S [1] :
- Classe del sottosuolo R
- Aree caratterizzate prevalentemente da rocce
- Classe del sottosuolo T
- Zone di transizione tra il sottosuolo di classe R e il sottosuolo di classe S, nonché aree di bacini sedimentari relativamente poco profondi
- Classe del sottosuolo S
- Aree con strutture di bacini profondi con riempimento sedimentario spesso
Determinazione del valore di picco di riferimento locale dell'accelerazione del suolo e della classe del sottosuolo
Lo strumento Geo-Zone , che si trova nella pagina web Dlubal delle mappe di zonizzazione per neve, vento e sisma, include i requisiti standard e le soluzioni digitali di Internet. A seconda del tipo di carico selezionato (neve, vento, azione sismica) e della norma specifica per paese, questo strumento determina i dati corrispondenti sulla base di Google Maps. Inserisci la posizione, le coordinate geografiche o le condizioni locali nella funzione di ricerca per ottenere i dati rilevanti. Lo strumento determina quindi il carico caratteristico o l'accelerazione in questa posizione per mezzo dell'esatta altezza sul livello del mare e dei dati della zona inseriti. Se è impossibile definire la posizione tramite un indirizzo specifico, è possibile ingrandire la mappa e selezionare la posizione corretta. Quando si seleziona la posizione corretta sulla mappa, il calcolo sarà adattato alla nuova altitudine e visualizzerà i carichi aggiornati.
Il servizio online è disponibile sul sito Web Dlubal all'indirizzo Soluzioni → Servizi online.
Definendo i parametri...
1. tipo di carico = sismico
2. norma = EN 1998-1
3. livello della mappa = zona sismica o classe del sottosuolo
4. allegato = Germania | DIN EN 1998-1
5. indirizzo = Domkloster 4, Colonia
...per la posizione selezionata risulta quanto segue:
6. Zona sismica
7. classe del sottosuolo
8. Informazioni aggiuntive, se applicabili
9. valore dell'accelerazione di picco del terreno di riferimento agR
