Con riferimento a quanto indicato negli Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica (Gruppo di lavoro MS, 2008), gli studi di MS3 forniscono utili indicazioni per la progettazione delle nuove costruzioni e degli interventi sulle costruzioni esistenti.
Al fine di definire lo spettro elastico di progetto, occorre confrontare lo spettro di risposta medio regolarizzato (secondo il metodo riportato in Appendice 1) 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 intervallo è compreso tra Tmin e 2Tmax .
In questo intervallo dovranno essere valutate le seguenti due condizioni:
1. lo spettro di MS3 supera puntualmente in misura maggiore del 30% 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 di cui sopra è verificata, lo spettro previsto dall’approccio semplificato della normativa può ritenersi significativamente meno conservativo di quello di MS3.
In quest’ultimo caso occorrerà 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 cui 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 monodimensionale (1D) o bidimensionale (2D), in base alle caratteristiche del sito.
Gli spettri di risposta elastici prodotti dallo studio di MS3 (regolarizzati secondo il metodo riportato in Appendice 1), possono essere usati nella progettazione qualora vengano ritenuti più affidabili di quelli risultanti dall’analisi di risposta sismica locale (RSL) condotti
con metodi standard (1D lineare equivalente) e in ogni caso più conservativi di quelli dell’approccio semplificato
Regolarizzazione di uno spettro ottenuto con gli studi di MS3
La procedura di regolarizzazione permette di trasformare lo spettro di risposta, risultato delle simulazioni numeriche nell’ambito degli studi di MS3, in uno spettro con forma standard (secondo le vigenti norme tecniche per le costruzioni), costituita da un ramo con accelerazione crescente lineare, un ramo ad accelerazione costante, un ramo in cui l’accelerazione decresce con 1/T e, quindi, a velocità costante.
Fig.1– Rappresentazione dello spettro in forma standard: 1) ramo con accelerazione crescente lineare,
2) ramo con accelerazione costante, 3) ramo con accelerazione decrescente 1/T, 4) ramo a velocità costante
I passi della procedura di regolarizzazione sono i seguenti:
- Si calcola lo spettro di pseudoaccelerazione (SA) e si determina il periodo proprio (TA) per il quale è massimo il valore dello spettro di pseudoaccelerazione
- Si calcola il valore medio dello spettro (SAm) nell’intorno di TA tra 0.5TA e 1.5TA, questo valore sarà assunto come valore costante del tratto ad accelerazione costante dello spettro standard:
- Si determina lo spettro di pseudovelocità (SV) a partire da quello di accelerazione, moltiplicando le ordinate spettrali di quest’ultimo per l’inverso della corrispondente frequenza circolare ω = 2π/T:
e quindi si individua il periodo (TV) per il quale è massimo il valore dello spettro di pseudovelocità; - Si calcola il valore medio dello spettro (SVm) nell’intorno di TV nell’intorno tra 0.8TV e 1.2TV:
- Si determina il periodo in corrispondenza del quale si incontrano i due rami dello spettro ad accelerazione costante e velocità costante:
- Si determina TB=1/3*TC e TD=4.0*amax/g + 1.6 (secondo quanto indicato dalla normativa), con amax punto di ancoraggio a T=0 dello spettro di output. Poiché il valore di amax non è generalmente fornito nello spettro delle simulazioni numeriche si procede per estrapolazione lineare, secondo la seguente equazione: con Se (T=0.01s) ordinata dello spettro di accelerazione per T=0.01s, primo valore del periodo nello spettro elastico delle simulazioni numeriche.
- Si applicano le equazioni riportate in NTC (2018) per la determinazione dei tratti dello spettro tra TA=0, TB, TC, TD, fino a un T di interesse.
- Si termina il parametro F0 come rapporto SAm/ amax
Questa procedura di regolarizzazione può essere utilizzata anche per lo spettro di input, utilizzando ag invece che amax.