Art. 85 D.P.R. 380/2001 (TUE) – Azioni sismiche
In vigore dal 30/06/2003
64, art. 9) 1. L’edificio deve essere progettato e costruito in modo che sia in grado di resistere alle azioni verticali e orizzontali, ai momenti torcenti e ribaltanti indicati rispettivamente alle successive lettere a), b), c) e d) e definiti dalle norme tecniche di cui all’articolo 83. a) azioni verticali: non si tiene conto in genere delle azioni sismiche verticali; per le strutture di grande luce o di particolare importanza, agli effetti di dette azioni, deve svolgersi una opportuna analisi dinamica teorica o sperimentale; b) azioni orizzontali: le azioni sismiche orizzontali si schematizzano attraverso l’introduzione di due sistemi di forze orizzontali agenti non contemporaneamente secondo due direzioni ortogonali; c) momenti torcenti: ad ogni piano deve essere considerato il momento torcente dovuto alle forze orizzontali agenti ai piani sovrastanti e in ogni caso non minore dei valori da determinarsi secondo le indicazioni riportate dalle norme tecniche di cui all’articolo 83; d) momenti ribaltanti: per le verifiche dei pilastri e delle fondazioni gli sforzi normali provocati dall’effetto ribaltante delle azioni sismiche orizzontali devono essere valutati secondo le indicazioni delle norme tecniche di cui all’articolo 83.
In sintesi
L’art. 85 del D.P.R. 380/2001 disciplina le azioni sismiche da considerare nella progettazione strutturale degli edifici in zona sismica. La disposizione fissa il principio fondamentale per cui ogni edificio deve essere progettato e costruito in modo da resistere a tutte le sollecitazioni di natura sismica, distinguendole in quattro categorie: azioni verticali, orizzontali, momenti torcenti e momenti ribaltanti. Si tratta di un articolo di carattere tecnico, di cui le NTC 2018 (D.M. 17 gennaio 2018) hanno fornito un’attuazione molto più articolata e moderna, ma che mantiene rilievo come norma di rango primario sui principi della progettazione antisismica.
Il principio generale: resistenza a tutte le azioni sismiche
Il primo comma stabilisce il principio generale: l’edificio deve essere progettato e costruito in modo che sia in grado di resistere alle azioni verticali e orizzontali, ai momenti torcenti e ribaltanti definiti dalle norme tecniche. La formulazione è ampia e include tutte le sollecitazioni sismiche prevedibili. Il principio si traduce in concreto attraverso le verifiche di sicurezza richieste dalle NTC 2018, che prevedono uno o più stati limite (di esercizio, di danno, di salvaguardia della vita, di prevenzione del collasso) e le relative azioni sismiche di progetto. La progettazione antisismica deve garantire prestazioni differenziate per ogni stato limite, in funzione della categoria d'uso dell’edificio.
Le azioni verticali: lett. a)
La lett. a) precisa che le azioni sismiche verticali non si considerano in genere, salvo per strutture di grande luce o di particolare importanza, per le quali è richiesta un’opportuna analisi dinamica teorica o sperimentale. La ragione è tecnica: in molte tipologie costruttive, le azioni verticali statiche (peso proprio dei materiali, sovraccarichi permanenti, sovraccarichi accidentali) sono molto superiori alla componente verticale del sisma e quindi assorbono già queste sollecitazioni con margine. Le strutture di grande luce (es. coperture di palazzetti, ponti, capriate di lunga campata) o di particolare importanza (es. ospedali, centri di protezione civile) possono invece essere significativamente influenzate dalla componente verticale del sisma e richiedono verifiche specifiche. Le NTC 2018 dettagliano i casi in cui la componente verticale è obbligatoria.
Le azioni orizzontali: lett. b)
La lett. b) descrive il modello classico della progettazione antisismica: le azioni sismiche orizzontali si schematizzano attraverso l’introduzione di due sistemi di forze orizzontali agenti non contemporaneamente secondo due direzioni ortogonali. In altre parole, si verifica la struttura considerando il sisma agente alternativamente lungo l’asse X e lungo l’asse Y dell’edificio. Le NTC 2018 hanno raffinato il modello introducendo combinazioni delle azioni nelle due direzioni (es. sisma X + 30% sisma Y) per tenere conto della direzione effettiva del sisma, generalmente non coincidente con gli assi principali della struttura. Per edifici irregolari in pianta, sono richieste analisi più sofisticate (analisi modali, analisi non lineari).
I momenti torcenti: lett. c)
La lett. c) introduce un aspetto importante: a ogni piano dell’edificio deve essere considerato il momento torcente dovuto alle forze orizzontali agenti ai piani sovrastanti. Si tratta delle torsioni che si generano quando il centro di massa di un piano non coincide con il centro di rigidezza della struttura: in tale ipotesi, l’azione sismica orizzontale produce una rotazione del piano oltre alla traslazione, con sollecitazioni significative sugli elementi periferici. La torsione è particolarmente critica per gli edifici asimmetrici (es. con vani scala in posizione eccentrica, con tamponamenti non simmetrici, con balconi disposti irregolarmente). Le NTC 2018 prescrivono il calcolo dell’eccentricità accidentale (5% della dimensione perpendicolare al sisma) anche per edifici teoricamente simmetrici, per tenere conto delle inevitabili imperfezioni costruttive.
I momenti ribaltanti: lett. d)
La lett. d) considera i momenti ribaltanti, cioè le sollecitazioni che tendono a far ruotare l’edificio attorno a un asse posto alla base. I momenti ribaltanti generano variazioni significative degli sforzi normali nei pilastri (compressione su un lato, trazione o riduzione di compressione sull’altro) e nelle fondazioni. Le verifiche devono considerare queste variazioni, perché i pilastri possono passare da regime di pura compressione a regime di pressoflessione, con possibili crisi per instabilità o per insufficienza dell’armatura tesa. Le fondazioni devono essere verificate per la possibile riduzione del carico (con rischio di sollevamento) o per la concentrazione del carico (con rischio di cedimenti differenziali). Per edifici alti, i momenti ribaltanti possono richiedere fondazioni profonde (pali) o sistemi di vincolo specifici.
Casi pratici
Tizio progetta un edificio condominiale in c.a. di sei piani, in zona sismica 2. L’ingegnere Sempronio applica le NTC 2018 e considera: per ogni piano, la massa concentrata e il relativo centro di massa; le rigidezze degli elementi resistenti (pilastri, setti, eventuali controventi); le azioni sismiche orizzontali calcolate dallo spettro di progetto (parametri ag, F0, Tc* del sito); le combinazioni nelle due direzioni X e Y; l’eccentricità accidentale del 5%. L’analisi modale evidenzia che i primi modi di vibrazione coinvolgono traslazione e torsione: la struttura risulta sensibile alla torsione a causa di un vano scala eccentrico. Sempronio adotta misure correttive: rinforza i pilastri perimetrali sul lato debole, aumenta la rigidezza di un setto centrale per riequilibrare il centro di rigidezza con il centro di massa. Le verifiche finali confermano la conformità alle NTC 2018. Il progetto strutturale, depositato al Genio Civile, viene approvato.
L’evoluzione: dalle norme classiche al metodo agli stati limite
L’art. 85, nella sua formulazione tradizionale, riflette un approccio classico della progettazione antisismica, basato su forze sismiche statiche equivalenti applicate ai piani della struttura. Le NTC 2018 hanno significativamente evoluto la materia, introducendo: l’analisi modale (combinazione dei modi propri di vibrazione della struttura), l’analisi statica non lineare (pushover), l’analisi dinamica non lineare (timehistory). Questi metodi consentono una rappresentazione più accurata del comportamento strutturale, soprattutto per edifici complessi o di particolare importanza. Per edifici residenziali ordinari, l’analisi modale con spettro di risposta è oggi il metodo standard, mentre per edifici importanti o irregolari sono richiesti metodi più avanzati.
Profili pratici e di responsabilità
Per il professionista incaricato della progettazione strutturale in zona sismica, è essenziale: studiare a fondo le NTC 2018 e la Circolare applicativa 7/2019; utilizzare software di calcolo strutturale aggiornati e validati; effettuare verifiche di plausibilità sui risultati (controlli di equilibrio, ordini di grandezza degli spostamenti e delle sollecitazioni); curare la modellazione strutturale, evitando semplificazioni inappropriate; redigere relazioni di calcolo complete e riproducibili. La responsabilità professionale per progettazione antisismica carente è particolarmente grave: in caso di crollo o di danno significativo durante un sisma, il progettista può rispondere penalmente di disastro colposo (art. 449 c.p.), oltre alle sanzioni del TUE (artt. 93-95).
Domande frequenti
Quando devo considerare la componente verticale del sisma?
Le NTC 2018 specificano i casi in cui la componente verticale del sisma deve essere considerata: strutture di grande luce (ponti, coperture di palazzetti, capriate di luce significativa, mensole sporgenti); strutture in zona sismica elevata con elementi sensibili alle azioni verticali (es. travi precompresse di grande luce); strutture spinte (archi, volte) per le quali la componente verticale può alterare l’equilibrio; strutture di particolare importanza (categoria d'uso IV: ospedali, edifici per protezione civile, scuole). Per gli edifici residenziali ordinari (categoria d'uso II), la componente verticale è generalmente trascurabile e non viene considerata. La Circolare 7/2019 fornisce indicazioni dettagliate sui casi e sui metodi di calcolo.
Cos'è la torsione sismica e come si previene?
La torsione sismica è la rotazione che subisce un piano dell’edificio durante un sisma quando il centro di massa non coincide con il centro di rigidezza. La torsione amplifica le sollecitazioni sugli elementi periferici della struttura (pilastri d'angolo, setti perimetrali) e può causarne la crisi. Si previene attraverso una progettazione che persegua la simmetria della struttura: distribuzione uniforme delle masse e degli elementi resistenti, evitare vani scala eccentrici, evitare tamponamenti irregolari, equilibrare le rigidezze nelle due direzioni. Quando la simmetria non è raggiungibile per ragioni architettoniche, occorre adottare contromisure: aumentare le sezioni dei pilastri d'angolo, inserire setti o controventi simmetrizzanti, prevedere un’eccentricità accidentale aggiuntiva nelle verifiche.
Cosa sono gli sforzi normali variabili per effetto del sisma?
Gli sforzi normali variabili sono le variazioni di compressione (o di trazione) negli elementi verticali (pilastri) e nelle fondazioni dovute ai momenti ribaltanti del sisma. In condizioni statiche, ogni pilastro è soggetto a una compressione costante dovuta al peso dell’edificio; durante un sisma, il momento ribaltante aggiunge una compressione su un lato e una decompressione (o trazione) sull’altro. I pilastri devono essere verificati per la condizione più sfavorevole, considerando sia la massima compressione (rischio di rottura per compressione o di instabilità) sia la minima compressione/massima trazione (rischio di insufficienza dell’armatura tesa). Per le fondazioni, gli sforzi variabili possono comportare sollevamento o concentrazione del carico, con conseguenze sulla scelta tipologica e sul dimensionamento.
Devo verificare l’edificio anche per sisma in direzione diagonale?
Le NTC 2018 prescrivono di considerare le azioni sismiche nelle due direzioni principali della struttura (X e Y), ma anche in combinazione (es. 100% sisma X + 30% sisma Y, e viceversa) per tenere conto del fatto che la direzione effettiva del sisma può non coincidere con gli assi principali. Per edifici complessi, irregolari in pianta o di particolare importanza, possono essere richieste verifiche aggiuntive in direzioni intermedie (es. 45°). Per edifici regolari, le combinazioni standard sono generalmente sufficienti. La Circolare 7/2019 fornisce indicazioni operative dettagliate sulle combinazioni da considerare in funzione della tipologia strutturale e della classe sismica.
Le NTC 2018 hanno superato il concetto di forze sismiche statiche equivalenti?
Le NTC 2018 mantengono il metodo delle forze statiche equivalenti come uno dei metodi ammissibili per gli edifici regolari e di limitata altezza, ma privilegiano metodi più sofisticati per gli edifici complessi: analisi modale con spettro di risposta (metodo standard per edifici regolari di medie dimensioni), analisi statica non lineare o pushover (per edifici irregolari o per valutazioni dettagliate del comportamento), analisi dinamica non lineare con timehistory (per edifici di particolare importanza o complessità). La scelta del metodo dipende dalle caratteristiche della struttura, dalla classe d'uso, dalla zona sismica. Per gli edifici esistenti, i metodi non lineari sono spesso preferibili perché consentono una rappresentazione più realistica del comportamento.