GLI ADEMPIMENTI PREVISTI DALLA NORMATIVA TECNICA DELLE COSTRUZIONI (N.T.C. 2008). IL RUOLO DEL DIRETTORE DEI LAVORI NEL CONTROLLO DEI MATERIALI.

NORME TECNICHE DELLE COSTRUZIONI 2008

Dal 1/07/09 la ricostruzione del modello geotecnico e geologico nonché la
progettazione e conseguentemente le indagini geotecniche devono essere realizzate
in accordo con  le NTC 2008 “Norme tecniche per le Costruzioni”  contenute dal
D.M. 14.01.2008. e con la Circolare n. 617 del 2.02.2009, Gazzetta Ufficiale n. 47
del 26 febbraio 2009 – Suppl. Ordinario n. 27 : “Istruzioni per l’applicazione delle
NTC di cui al D.M. 14 gennaio 2008”.

Gli aspetti che influenzano la caratterizzazione e progettazione geotecnica sono
trattati nei seguenti capitoli:

• Capitolo 2: sicurezza e prestazioni attese;
• Capitolo 3: azioni sulle costruzioni (azioni sismiche);
• Capitolo 6: progettazione geotecnica;
• Capitolo 7: progettazione per azioni sismiche;
• Capitolo 8: Costruzioni esistenti.

Tali norme (di seguito indicate in breve con NTC o NTC 2008):

1. definiscono le regole da seguire per la progettazione, esecuzione, collaudo e
manutenzione delle costruzioni, sia in zona sismica che in zona non sismica.
2. definiscono i principi per il progetto, l’esecuzione e il collaudo delle
costruzioni e le prestazioni richieste in termini di resistenza meccanica e
stabilità, anche in caso di incendio, e di durabilità.
3. forniscono i criteri generali di sicurezza.
4. precisano le azioni che devono essere utilizzate nel progetto, cioè i carichi
sulle costruzioni.
5. definiscono le caratteristiche dei materiali e dei prodotti e, più in generale,
trattano gli aspetti attinenti alla sicurezza strutturale delle opere.

Uno dei  PRINCIPI FONDAMENTALI stabilite dalle NTC è che le opere e le
componenti strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a
manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione in forma
economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto da queste norme.

La sicurezza e le prestazioni di un’opera o di una parte di essa devono essere valutate
in relazione agli Stati limite che si possono verificare durante la Vita nominale (VN)
di un opera ovvero del periodo di tempo per cui l’opera deve mantenere il ruolo per
cui è stata progettata. Lo stato limite è la condizione superata la quale l’opera non
soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata.

Le NTC 2008 stabiliscono che le opere e le varie tipologie strutturali devono
possedere i seguenti requisiti:

• sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di evitare
crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano
compromettere l’incolumità delle persone, o comportare la perdita di beni, o
provocare gravi danni ambientali e sociali, oppure mettere fuori servizio
l’opera;
• sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): capacità di
garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio;
• robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni
sproporzionati rispetto all’entità delle cause innescanti quali incendio,
esplosioni, urti.

La verifica della sicurezza nei confronti degli stati limite ultimi (SLU) di resistenza
si ottiene con il “Metodo semiprobabilistico dei Coefficienti parziali” (definiti di
seguito) di sicurezza tramite l’equazione
Rd > Ed con:
Rd = resistenza di progetto, valutata in base ai valori di progetto della resistenza dei
materiali e ai valori nominali delle grandezze geometriche interessate (di pertinenza
del geotecnico e dello strutturista)
Ed = valore di progetto dell’effetto delle azioni, valutato in base ai valori di progetto
nelle varie combinazioni di carico (di pertinenza dello strutturista).

La verifica della sicurezza nei confronti degli stati limite di esercizio (SLE) si
esprime controllando aspetti di funzionalità e stato tensionale.

Le NTC 2008 introducono anche i concetti di VITA NOMINALE, CLASSI
D’USO E PERIODO DI RIFERIMENTO per ciascuna opera in progetto. In
particolare in presenza di azioni sismiche,  con riferimento alle conseguenze di una
interruzione di operatività o di un eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise
in 4 Classi d’uso (corrispondenti alle Classi di Importanza di EC8) definite in
funzione dell’utilizzo e per le quali vengono previsti differenti modalità di verifica
della sicurezza dell’opera stessa.

Nell’ambito delle NTC 2008 le azioni sismiche su ciascuna costruzione vengono
valutate in relazione ad un periodo di riferimento funzione della classe d’uso e di un
coefficiente Cu basato sulla vita nominale.

Nelle NTC 2008 viene utilizzato il termine AZIONE per definire qualunque
causa o insieme di cause che induca stati limite in una struttura (ad esempio i
carichi). Tali azioni devono essere divise e considerate in modo differente a seconda
che, rispetto alla Vita nominale, siano permanenti (divise fra strutturali e non),
variabili, eccezionali o sismiche.

In particolare poi viene definito come valore caratteristico Qk di un’azione
variabile il valore corrispondente ad un frattile pari al 95 % della popolazione
dei massimi, in relazione al periodo di riferimento dell’azione variabile stessa.

Le verifiche di sicurezza ai differenti stati limiti andranno quindi effettuate in
funzione delle combinazioni delle differenti azioni, il cui effetto deve essere corretto
in funzione di una serie di coefficienti parziali γ definiti di seguito.

Le verifiche agli stati limite devono essere eseguite per tutte le più gravose
condizioni di carico che possono agire sulla struttura, valutando gli effetti delle
combinazioni delle differenti azioni.

Nell’ambito delle NTC vengono definiti differenti tipologie di Stati Limite Ultimi: ad
esempio per il dimensionamento geotecnico delle opere di fondazione devono essere
considerati (altri SLU sono EQU, HYD, SYF):

– SLU GEO (collasso o eccessiva deformazione irreversibile del terreno),
mentre ;
– SLU STR (collasso o cedimenti irreversibili della struttura) per il
dimensionamento strutturale dell’opera devono essere considerati gli
considerando però i valori caratteristici del terreno qualora le azioni sulle
strutture siano esercitate dal terreno.

Nelle verifiche (SLU) nei confronti degli stati limite ultimi strutturali (STR) e
geotecnici (GEO) si possono adottare, in alternativa, due diversi approcci
progettuali per la verifica dell’equazione:
Rd > Ed

Le Combinazioni sono formate da gruppi di coefficienti parziali γγ  definiti nelle
NTC  nel Capitolo 6 con
A = Azioni γγ F  (tab 6.2I delle NTC)
M = resistenza dei materiali (terreno) γγ M (M = parametri geotecnici)- tab. 6.2II
delle NTC
R = Resistenza globale del sistema γγ R Tab 6.4 e succ. delle NTC – valori differenti
a seconda della tipologia di opera di fondazione, sostegno ecc

In tali approcci vengono definiti:
STR: dimensionamento strutturale
GEO: dimensionamento geotecnico

La resistenza del terreno (= Parametro) Rd è determinata:
-Analiticamente: i valori di progetto si ottengono dai valori caratteristici
(definiti di seguito) divisi per il coeff. parziale γγm
– Con misure dirette, utilizzando le Tabelle del T.U. per i coefficienti parziali
L’azione Ed è determinata dal valore caratteristico(deve essere fornita dallo
strutturista) amplificato mediante i coefficienti parziali γγf
Da cui : Rk/ γγ m > Ek . γγ f°
° coefficienti parziali
valore caratteristico: rappresenta la soglia al di sotto della quale si colloca non
piu’ del 5% dei valori desumibili da una serie teoricamente illimitata di prove (
valori dei parametri geotecnici da utilizzarsi per la progettazione geotecnica). Si
ottiene partendo dai valori medi definiti nel modello geologico.

In base a quanto contenuto nelle Istruzioni CSLP “ Circolare n. 617 del 2
febbraio 2009 – G.U. n.47 del 26 febbraio 2009 . S.O. n. 27”. In caso di SITI
RICADENTI IN Zona 4 – Pericolosità sismica molto bassa le NTC consentono
l’utilizzo di due diversi metodi semplificati di verifica :

– Metodo 1 – Per le costruzioni di tipo 1 e 2 (ovvero opere provvisorie e
ordinarie di dimensioni contenute) e di classe d’uso I e II, le verifiche di
sicurezza possono essere condotte alle tensioni ammissibili, secondo quanto
specificato al punto 2.7 delle NTC. →(D.M. 11.03.’88 e D.M. 16.01.’96 ) In
questo caso si assume: Grado di sismicità S =5 . Nell’ambito di tale verifica
Sono esclusi i ponti (⇐Metodo Stati Limite; ξ 5.1.4.8)
– Metodo 2 – Per tutti i tipi di costruzione e le classi d’uso (sempre in Zona
4), le verifiche di sicurezza nei confronti dello SLV (Stati limite di
salvaguardia della Vita definiti in caso di evento sismico) possono essere
condotte per una forza di progetto calcolata assumendo uno spettro di
progetto costante e pari a 0,07g, ed ammettendo implicitamente un possibile
danneggiamento delle strutture, corrispondente ad un fattore di struttura di
valore comunque non superiore a q = 2,15.

Il Metodo 2 consente la progettazione della costruzione sotto l’azione sismica di cui
ai Cap. 4, 5, 6 delle NTC a condizione che soddisfi i tre requisiti seguenti:

– ai fini della ripartizione delle sollecitazioni sismiche tra gli elementi
strutturali resistenti, gli orizzontamenti debbono essere assimilabili a
diaframmi rigidi (1), ossia ad elementi infinitamente rigidi nel loro piano;
maggiori indicazioni al riguardo sono riportate nel § C7.2.6.
– i particolari costruttivi sono quelli relativi alla classe di duttilità bassa “CDB”
quale definita nel § 3.2.1 delle NTC, ossia le azioni sismiche convenzionali
sono determinate ammettendo solo un danneggiamento limitato delle
strutture.
– per le verifiche agli stati limite si utilizza la combinazione delle azioni
definita al § 3.2.4 delle NTC.

In caso di progettazione sismica si deve tenere conto delle azioni sismiche di
progetto definite a partire dalla “pericolosità sismica di base” del sito di
costruzione, che è descritta dalla  probabilità che, in un fissato lasso di tempo
(“periodo di riferimento” VR espresso in anni), in detto sito si verifichi un evento
sismico di entità almeno pari ad un valore prefissato; la probabilità è denominata
“Probabilità di eccedenza o di superamento nel periodo di riferimento” PVR .

La pericolosità sismica è definita in termini di :
– accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di campo libero
su sito di riferimento rigido (categoria di sottosuolo A), con superficie
topografica orizzontale (categoria T1) come definiti nelle tabelle 3.2.II, 3.2III
e 3.2IV delle NTC;
– ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa
corrispondente Se(T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza
PVR nel periodo di riferimento VR.

Ai fini delle NTC le forme spettrali sono definite, per ciascuna delle probabilità di
superamento nel periodo di riferimento PVR, a partire dai valori dei seguenti
parametri su sito di riferimento rigido orizzontale:
– ag accelerazione orizzontale massima al sito;
-Fo valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in
accelerazione orizzontale.
-T*C periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in
accelerazione orizzontale.

Una delle novità delle NTC è la stima della pericolosità sismica basata su una
griglia di 10751 punti, ove viene fornita la terna di valori ag, Fo e T*C per nove
distinti periodi di ritorno TR.

Nei confronti delle azioni sismiche gli stati limite, sia ultimi che di esercizio, sono
individuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo complesso,
includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali e gli impianti.

Gli stati limite ultimi (SLU) dinamici sono, in caso di evento sismico:
– Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) per cui la costruzione conserva
invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine
di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali

Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC) per cui la costruzione
conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo
margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali

Gli stati limite di esercizio (SLE) dinamici sono:
– Stato Limite di Operatività (SLO) per cui la costruzione non deve subire
danni o interruzioni d’uso significative
– Stato Limite di Danno (SLD) subisce danni tali da non compromettere
significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle
azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile

Le probabilità di superamento nel periodo di riferimento PVR, cui riferirsi per
individuare l’azione sismica agente in ciascuno degli stati limite considerati, sono
riportate nella Tabella Tab.3.2.I delle NTC e sono riepilogati di seguito:
Per ciascuno stato limite e relativa probabilità di eccedenza PVR nel periodo di
riferimento VR il periodo di ritorno TR del sisma è dato da:

Fatta salva la necessità della caratterizzazione geotecnica dei terreni nel volume
significativo, ai fini della identificazione della categoria di sottosuolo necessaria
per la progettazione per azioni sismiche e in particolare per la valutazione
dell’effetto sismico locale, la classificazione si effettua in base ai valori della
velocità equivalente Vs30 di propagazione delle onde di taglio (definita
successivamente) entro i primi 30 m di profondità.

Le NTC al capitolo 6 definiscono poi i criteri per la caratterizzazione
e modellazione geotecnica.

La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella
ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici,
geomorfologici e, più in generale, di pericolosità geologica del territorio.
In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto
geologico, si dovranno realizzare specifiche indagini finalizzate alla documentata
ricostruzione del modello geologico.
Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il
progettista (geotecnico e strutturista) per inquadrare i problemi geotecnici e per
definire il programma delle indagini geotecniche. (Queste possono essere realizzate
nella fase dell’indagine geologica, o rappresentano una integrazione).
Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati
in una relazione geologica che è un documento progettuale separato da quello
geotecnico e che nell’ambito delle NTC deve essere specifico del progetto
(ovvero deve essere realizzato ad hoc utilizzando i parametri reali progettuali
delle varie componenti A, M e R).

In tale ottica le finalità e il grado di definizione delle indagini e quindi del modello e
delle verifiche di sicurezza sono differenziati a seconda della fase progettuale (con
riferimento alla normativa nazionale): la relazione geologica diviene comunque
“parte integrante del progetto” in ciascuna fase progettuale:

Nel paragrafo 6.2.2  vengono quindi definiti i criteri di indagini,
caratterizzazione e modellazione geotecnica.

Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o
di intervento e devono riguardare il volume significativo, e devono permettere la
definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo necessari alla progettazione.

I valori caratteristici delle grandezze fisiche e meccaniche da attribuire ai
terreni devono essere ottenuti mediante specifiche prove di laboratorio su
campioni indisturbati di terreno e attraverso l’interpretazione dei risultati di
prove e misure in sito.

Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima
ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato (95
percentile).

Fatto salvo quanto detto in precedenza per la definizione della categoria di sottosuolo
(indagine fino a 30 m) per la progettazione sismica, per modello geotecnico si
intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime
delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni
e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all’analisi quantitativa
di uno specifico problema geotecnico

È responsabilità del progettista (inteso nel senso più ampio del termine ovvero del
team di progettisti costituiti da ingegneri, geologi ecc) la definizione del piano delle
indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica.

CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA
PRELIMINARE

Nel Capitolo 7 delle NTC viene invece affrontata la progettazione antisismica
che deve sempre essere effettuata all’infuori delle costruzioni di Tipo 1 e 2 in
Classe I e II in zona sismica 4.

Sotto l’effetto delle azioni sismiche deve essere garantito il rispetto degli stati limite
ultimi (SLU) e di esercizio (SLE) ed individuati, riferendosi alle prestazioni della
costruzione nel suo complesso, includendo il volume significativo di terreno, le
strutture di fondazione, gli elementi strutturali, gli elementi non strutturali, gli
impianti.
Nell’ambito della caratterizzazione geotecnica ai fini sismici, le indagini
geotecniche devono essere predisposte dal progettista in presenza di un quadro
geologico adeguatamente definito, che comprenda i principali caratteri tettonici e
litologici, nonché l’eventuale preesistenza di fenomeni di instabilità del territorio. Le
indagini devono comprendere l’accertamento degli elementi che, unitamente agli
effetti topografici, influenzano la propagazione delle onde sismiche, quali le
condizioni stratigrafiche e la presenza di un substrato rigido o di una formazione ad
esso assimilabile.  In ogni caso, la caratterizzazione geotecnica dei terreni deve
consentire almeno la classificazione del sottosuolo (§ 3.2.2 NTC).

Nell’ambito delle NTC, in caso di sisma devono essere valutati la risposta sismica e
la stabilità del sito.

Il moto generato da un terremoto in un sito dipende dalle particolari condizioni
locali, cioè dalle caratteristiche topografiche e stratigrafiche dei depositi di
terreno e degli ammassi rocciosi e dalle proprietà fisiche e meccaniche dei
materiali che li costituiscono.

Si dovrà quindi tenere conto dell’influenza del profilo stratigrafico sulla risposta sismica
locale che può essere valutata in prima approssimazione con riferimento alle categorie di
sottosuolo (§ 3.2.2 NTC) mediante un coefficiente di amplificazione Ss dell’accelerazione
massima su sito (ag) di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale
(sottosuolo di categoria A ; § 3.2.2 NTC)
.
Per la progettazione o la verifica di opere e sistemi geotecnici realizzati su versanti e
per l’analisi delle condizioni di stabilità dei pendii, la valutazione dell’amplificazione
topografica potrà essere effettuata mediante analisi di risposta sismica locale o
utilizzando il coefficiente di amplificazione topografica ST.

Oltre a queste verifiche le NTC stabiliscono che debba essere effettuata anche una
verifica di stabilità rispetto alla possibilità di liquefazione dei terreni in caso di sisma.

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