Eurocodice 3 - UNI ENV 1993-1-5 Progettazione delle strutture per la resistenza sismica Parte 5: Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici [2004 ed.]

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Eurocodice 8 NORMA EUROPEA

Progettazione delle strutture per la resistenza sismica Parte 5: Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici

UNI EN 1998-5

GENNAIO 2005 Eurocode 8

Design of structures for earthquake resistance

Versione bilingue del giugno 2005

Part 5: Foundations, retaining structures and geotechnical aspects La norma stabilisce i requisiti, i criteri e le regole per la progettazione di differenti sistemi di fondazione, per la progettazione di strutture di contenimento in terra e per l’interazione suolo-struttura quando sottoposti ad azioni sismiche.

TESTO INGLESE E ITALIANO

La presente norma è la versione ufficiale in lingua inglese e italiana della norma europea EN 1998-5 (edizione novembre 2004). La presente norma è la revisione della UNI ENV 1998-5:1998.

ICS UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione Via Battistotti Sassi, 11B 20133 Milano, Italia

91.080.01; 91.120.25; 93.020

© UNI Riproduzione vietata. Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte del presente documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi, fotocopie, microfilm o altro, senza il consenso scritto dell’UNI. www.uni.com UNI EN 1998-5:2005

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PREMESSA NAZIONALE La presente norma costituisce il recepimento, in lingua inglese e italiana, della norma europea EN 1998-5 (edizione novembre 2004), che assume così lo status di norma nazionale italiana. La presente norma è stata elaborata sotto la competenza della Commissione Tecnica UNI Ingegneria strutturale La presente norma è stata ratificata dal Presidente dell’UNI, con delibera del 27 gennaio 2005.

Le norme UNI sono elaborate cercando di tenere conto dei punti di vista di tutte le parti interessate e di conciliare ogni aspetto conflittuale, per rappresentare il reale stato dell’arte della materia ed il necessario grado di consenso. Chiunque ritenesse, a seguito dell’applicazione di questa norma, di poter fornire suggerimenti per un suo miglioramento o per un suo adeguamento ad uno stato dell’arte in evoluzione è pregato di inviare i propri contributi all’UNI, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, che li terrà in considerazione per l’eventuale revisione della norma stessa. Le norme UNI sono revisionate, quando necessario, con la pubblicazione di nuove edizioni o di aggiornamenti. È importante pertanto che gli utilizzatori delle stesse si accertino di essere in possesso dell’ultima edizione e degli eventuali aggiornamenti. Si invitano inoltre gli utilizzatori a verificare l’esistenza di norme UNI corrispondenti alle norme EN o ISO ove citate nei riferimenti normativi. UNI EN 1998-5:2005

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EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM ICS

EN 1998-5 November 2004 Supersedes ENV 1998-5:1994

91.120.25

English version

Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 5: Foundations, retaining structures and geotechnical aspects

Eurocode 8: Calcul des structures pour leur résistance aux séismes - Partie 5: Fondations, ouvrages de soutènement et aspects géotechniques

Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben Teil 5: Gründungen, Stützbauwerke und geotechnische Aspekte

This European Standard was approved by CEN on 16 April 2004. CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the Central Secretariat or to any CEN member. This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the Central Secretariat has the same status as the official versions. CEN members are the national standards bodies of Austria, Belgium, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom.

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG Management Centre: rue de Stassart, 36 B-1050 Brussels

© 2004 CEN

All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members.

Ref. No. EN 1998-5:2004:E

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CONTENTS FOREWORD 1 1.1 1.2

1

1.6 1.7

GENERAL 7 Scope .............................................................................................................................................................. 7 Normative references ............................................................................................................................. 7 General reference standards .................................................................................................................... 7 Assumptions ................................................................................................................................................ 7 Distinction between principles and applications rules........................................................... 7 Terms and definitions ............................................................................................................................. 9 Terms common to all Eurocodes............................................................................................................. 9 Additional terms used in the present standard ................................................................................... 9 Symbols ......................................................................................................................................................... 9 S.I. Units ..................................................................................................................................................... 11

2 2.1 2.2

SEISMIC ACTION 11 Definition of the seismic action ....................................................................................................... 11 Time-history representation ............................................................................................................. 11

3 3.1 3.2

GROUND PROPERTIES 13 Strength parameters ............................................................................................................................ 13 Stiffness and damping parameters .............................................................................................. 13

4 4.1

REQUIREMENTS FOR SITING AND FOR FOUNDATION SOILS 13 Siting ............................................................................................................................................................. 13 General.......................................................................................................................................................... 13 Proximity to seismically active faults ................................................................................................... 13 Slope stability .............................................................................................................................................. 15 General requirements .............................................................................................................................. 15 Seismic action ............................................................................................................................................. 15 Methods of analysis .................................................................................................................................. 15 Safety verification for the pseudo-static method ............................................................................. 17 Potentially liquefiable soils...................................................................................................................... 17 Excessive settlements of soils under cyclic loads .......................................................................... 21 Ground investigation and studies.................................................................................................. 21 General criteria ........................................................................................................................................... 21 Determination of the ground type for the definition of the seismic action ............................... 21 Dependence of the soil stiffness and damping on the strain level ............................................ 23

1.2.1

1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2

4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.3.1 4.1.3.2 4.1.3.3 4.1.3.4 4.1.4 4.1.5

4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 table

5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2

5.4 5.4.1 5.4.1.1 5.4.1.2 5.4.1.3

4.1

Average soil damping ratios and average reduction factors (± one standard deviation) for shear wave velocity νs and shear modulus G within 20 m depth ...................................... 23

FOUNDATION SYSTEM 23 General requirements .......................................................................................................................... 23 Rules for conceptual design............................................................................................................. 25 Design action effects............................................................................................................................ 25 Dependence on structural design ........................................................................................................ 25 Transfer of action effects to the ground ............................................................................................. 25 Verifications and dimensioning criteria ...................................................................................... 27 Shallow or embedded foundations ...................................................................................................... 27 Footings (ultimate limit state design) .................................................................................................. 27 Foundation horizontal connections ...................................................................................................... 29 Raft foundations ......................................................................................................................................... 29

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INDICE PREMESSA 1 1.1 1.2

2

1.6 1.7

GENERALITÀ 8 Scopo e campo di applicazione ........................................................................................................ 8 Riferimenti normativi ............................................................................................................................... 8 Norme di riferimento generale .................................................................................................................. 8 Ipotesi .............................................................................................................................................................. 8 Distinzione tra principi e regole applicative ................................................................................ 8 Termini e definizioni.............................................................................................................................. 10 Termini comuni a tutti gli Eurocodici ................................................................................................... 10 Termini aggiuntivi utilizzati nella presente norma ........................................................................... 10 Simboli ......................................................................................................................................................... 10 Unità di misura S.I. ................................................................................................................................ 12

2 2.1 2.2

AZIONE SISMICA 12 Definizione dell'azione sismica ....................................................................................................... 12 Rappresentazione della storia temporale ................................................................................. 12

3 3.1 3.2

PROPRIETÀ DEL TERRENO 14 Parametri di resistenza ....................................................................................................................... 14 Parametri di rigidezza e di smorzamento ................................................................................. 14

4

REQUISITI PER LA SCELTA DEL PIANO DI POSA E DEI TERRENI DI FONDAZIONE 14 Scelta del piano di posa ..................................................................................................................... 14 Generalità ..................................................................................................................................................... 14 Vicinanza di faglie sismicamente attive ............................................................................................. 14 Stabilità dei pendii ..................................................................................................................................... 16 Requisiti generali ....................................................................................................................................... 16 Azione sismica ............................................................................................................................................ 16 Metodi di analisi.......................................................................................................................................... 16 Verifica di sicurezza per il metodo pseudo-statico ......................................................................... 18 Terreni potenzialmente liquefacibili ..................................................................................................... 18 Eccessivi cedimenti dei terreni soggetti a carichi ciclici ............................................................... 22 Indagini e studi sui terreni ................................................................................................................. 22 Criteri generali ............................................................................................................................................ 22 Determinazione del tipo di terreno per la definizione dell'azione sismica .............................. 22 Dipendenza della rigidezza e dello smorzamento del terreno dal livello di deformazione .... 24

1.2.1

1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2

4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.3.1 4.1.3.2 4.1.3.3 4.1.3.4 4.1.4 4.1.5

4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 prospetto

5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2

5.4 5.4.1 5.4.1.1 5.4.1.2 5.4.1.3

4.1

Valori medi del rapporto di smorzamento del terreno e del fattore di riduzione (± uno scarto tipo) per la velocità delle onde di taglio νs e il modulo di taglio G entro 20 m di profondità ...................................................................................................................................................... 24

SISTEMA DI FONDAZIONE 24 Requisiti generali.................................................................................................................................... 24 Regole concettuali per il progetto ................................................................................................. 26 Effetti dell'azione di progetto............................................................................................................ 26 Dipendenza dalla progettazione strutturale ...................................................................................... 26 Trasmissione degli effetti delle azioni al terreno ............................................................................. 26 Verifiche e criteri di dimensionamento ....................................................................................... 28 Fondazioni superficiali o interrate ........................................................................................................ 28 Plinti di fondazione (progettazione allo stato limite ultimo).......................................................... 28 Connessioni orizzontali della fondazione .......................................................................................... 30 Fondazioni a platea................................................................................................................................... 30

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5.4.1.4 5.4.2

Box-type foundations ................................................................................................................................ 31 Piles and piers ............................................................................................................................................ 31

6

SOIL-STRUCTURE INTERACTION

7 7.1 7.2 7.3

EARTH RETAINING STRUCTURES 33 General requirements .......................................................................................................................... 33 Selection and general design considerations ......................................................................... 33 Methods of analysis .............................................................................................................................. 33 General methods ....................................................................................................................................... 33 Simplified methods: pseudo-static analysis ...................................................................................... 35 Basic models ............................................................................................................................................... 35 Seismic action ............................................................................................................................................. 35 Values of factor r for the calculation of the horizontal seismic coefficient ............................. 35 Design earth and water pressure ......................................................................................................... 37 Hydrodynamic pressure on the outer face of the wall ................................................................... 37 Stability and strength verifications ................................................................................................ 39 Stability of foundation soil ....................................................................................................................... 39 Anchorage .................................................................................................................................................... 39 Structural strength ..................................................................................................................................... 39

7.3.1 7.3.2 7.3.2.1 7.3.2.2 table

7.1

7.3.2.3 7.3.2.4

7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3

33

ANNEX (informative)

A

TOPOGRAPHIC AMPLIFICATION FACTORS

41

ANNEX (normative)

B

EMPIRICAL CHARTS FOR SIMPLIFIED LIQUEFACTION ANALYSIS

43

table

B.1

Values of factor CM .................................................................................................................................. 43

figure

B.1

Relationship between stress ratios causing liquefaction and N1(60) values for clean and silty sands for MS = 7,5 earthquakes .......................................................................................... 45

ANNEX (informative)

C

PILE-HEAD STATIC STIFFNESSES

47

C.1

Expressions for static stiffness of flexible piles embedded in three soil models .................. 47

ANNEX (informative)

D

DYNAMIC SOIL-STRUCTURE INTERACTION (SSI). GENERAL EFFECTS AND SIGNIFICANCE 49

ANNEX (normative)

E

SIMPLIFIED ANALYSIS FOR RETAINING STRUCTURES

table

figure

ANNEX (informative)

E.1

F

51

Convention for angles in formulae for calculating the earth pressure coefficient ................ 55

SEISMIC BEARING CAPACITY OF SHALLOW FOUNDATIONS

57

table

F.1

Values of numerical parameters used in expression (F.1) .......................................................... 59

table

F.2

Values of the model partial factor γRd................................................................................................. 59

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5.4.1.4 5.4.2

Fondazioni scatolari .................................................................................................................................. 32 Pali e pozzi di fondazione ....................................................................................................................... 32

6

INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA

7 7.1 7.2 7.3

STRUTTURE DI CONTENIMENTO DEL TERRENO 34 Requisiti generali.................................................................................................................................... 34 Criteri di scelta e considerazioni generali di progetto ........................................................ 34 Metodi di analisi ...................................................................................................................................... 34 Metodi generali ........................................................................................................................................... 34 Metodi semplificati: analisi pseudo-statica ........................................................................................ 36 Modelli di base ............................................................................................................................................ 36 Azione sismica ............................................................................................................................................ 36 Valori del coefficiente r per il calcolo del coefficiente sismico orizzontale ............................ 36 Spinta di progetto del terreno e dell'acqua ....................................................................................... 38 Pressione idrodinamica sulla parete esterna del muro ................................................................. 38 Stabilità e verifiche di resistenza ................................................................................................... 40 Stabilità del terreno di fondazione........................................................................................................ 40 Sistema di ancoraggio ............................................................................................................................. 40 Resistenza strutturale .............................................................................................................................. 40

7.3.1 7.3.2 7.3.2.1 7.3.2.2 prospetto

7.1

7.3.2.3 7.3.2.4

7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3

34

APPENDICE (informativa)

A

COEFFICIENTI DI AMPLIFICAZIONE TOPOGRAFICA

42

APPENDICE (normativa)

B

GRAFICI EMPIRICI PER ANALISI SEMPLIFICATA DI LIQUEFAZIONE

44

prospetto B.1

Valori del coefficiente CM ....................................................................................................................... 44

figura

Relazione tra i rapporti di sforzo che causano liquefazione e i valori N1(60) per sabbie pulite e limose per terremoti con MS = 7,5 ........................................................................................ 46

APPENDICE (informativa)

B.1

C

prospetto C.1

APPENDICE (informativa)

D

APPENDICE (normativa)

E

figura

APPENDICE (informativa)

E.1

F

RIGIDEZZE STATICHE ALLA TESTA DEI PALI

48

Espressioni per la rigidezza statica di pali flessibili interrati in tre modelli di terreno ......... 48

INTERAZIONE DINAMICA TERRENO-STRUTTURA (SSI). EFFETTI GENERALI E SIGNIFICATO

50

ANALISI SEMPLIFICATA PER LE STRUTTURE DI CONTENIMENTO

52

Convenzione per gli angoli nelle formule per calcolare il coefficiente di spinta del terreno .. 56

CAPACITÀ PORTANTE SISMICA DI FONDAZIONI SUPERFICIALI

58

prospetto

F.1

Valori dei parametri numerici utilizzati nell'espressione F.1 ....................................................... 60

prospetto

F.2

Valori del coefficiente parziale del modello γRd............................................................................... 60

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FOREWORD This European Standard EN 1998-5, Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance: Foundations, retaining structures and geotechnical aspects, has been prepared by Technical Committee CEN/TC 250 "Structural Eurocodes", the secretariat of which is held by BSI. CEN/TC 250 is responsible for all Structural Eurocodes. This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an identical text or by endorsement, at the latest by May 2005, and conflicting national standards shall be withdrawn at the latest by March 2010. This document supersedes ENV 1998-5:1994. According to the CEN-CENELEC Internal Regulations, the National Standard Organisations of the following countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom. Background of the Eurocode programme In 1975, the Commission of the European Community decided on an action programme in the field of construction, based on article 95 of the Treaty. The objective of the programme was the elimination of technical obstacles to trade and the harmonisation of technical specifications. Within this action programme, the Commission took the initiative to establish a set of harmonised technical rules for the design of construction works which, in a first stage, would serve as an alternative to the national rules in force in the Member States and, ultimately, would replace them. For fifteen years, the Commission, with the help of a Steering Committee with Representatives of Member States, conducted the development of the Eurocodes programme, which led to the first generation of European codes in the 1980's. In 1989, the Commission and the Member States of the EU and EFTA decided, on the basis of an agreement1) between the Commission and CEN, to transfer the preparation and the publication of the Eurocodes to CEN through a series of Mandates, in order to provide them with a future status of European Standard (EN). This links de facto the Eurocodes with the provisions of all the Council's Directives and/or Commission's Decisions dealing with European standards (e.g. the Council Directive 89/106/EEC on construction products - CPD - and Council Directives 93/37/EEC, 92/50/EEC and 89/440/EEC on public works and services and equivalent EFTA Directives initiated in pursuit of setting up the internal market). The Structural Eurocode programme comprises the following standards generally consisting of a number of Parts: EN 1990 Eurocodice: Basis of Structural Design EN 1991 Eurocodice 1: Actions on structures EN 1992 Eurocodice 2: Design of concrete structures EN 1993 Eurocodice 3: Design of steel structures EN 1994 Eurocodice 4: Design of composite steel and concrete structures EN 1995 Eurocodice 5: Design of timber structures EN 1996 Eurocodice 6: Design of masonry structures EN 1997 Eurocodice 7: Geotechnical design EN 1998 Eurocodice 8: Design of structures for earthquake resistance EN 1999 Eurocodice 9: Design of aluminium structures

1)

Agreement between the Commission of the European Communities and the European Committee for Standardisation (CEN) concerning the work on EUROCODES for the design of building and civil engineering works (BC/CEN/03/89).

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PREMESSA La presente norma europea EN 1998-5 "Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance Part 5: Foundations, retaining structures and geotechnical aspects" è stata elaborata dal Comitato Tecnico CEN/TC 250 "Eurocodici Strutturali", la cui segreteria è affidata al BSI. Il CEN/TC 250 è responsabile per tutti gli Eurocodici Strutturali. Alla presente norma europea deve essere attribuito lo status di norma nazionale, o mediante pubblicazione di un testo identico o mediante notifica di adozione, entro maggio 2005, e le norme nazionali in contrasto devono essere ritirate entro marzo 2010. Il presente documento sostituisce la ENV 1998-5:1994. In conformità alle Regole Comuni CEN/CENELEC, gli enti nazionali di normazione dei seguenti Paesi sono tenuti a recepire la presente norma europea: Austria, Belgio, Cipro, Danimarca, Estonia, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Italia, Lettonia, Lituania, Lussemburgo, Malta, Norvegia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Slovacchia, Slovenia, Spagna, Svezia, Svizzera e Ungheria. Cronistoria del programma degli Eurocodici Nel 1975, la Commissione delle Comunità Europee decise di attuare un programma di azioni nel settore delle costruzioni, sulla base dell'articolo 95 del Trattato. L'obiettivo del programma era l'eliminazione degli ostacoli tecnici al commercio e l'armonizzazione delle specifiche tecniche. Nell'ambito di tale programma di azioni, la Commissione prese l'iniziativa di stabilire un insieme di regole tecniche armonizzate per la progettazione delle opere di costruzione che, in una prima fase, sarebbe servito come alternativa rispetto ai regolamenti nazionali in vigore negli Stati Membri ed, alla fine, li avrebbe sostituiti. Per quindici anni, la Commissione, con l'aiuto di un Comitato Direttivo composto da Rappresentanti degli Stati Membri, ha provveduto allo sviluppo del programma degli Eurocodici, che ha portato alla stesura della prima generazione di codici Europei negli anni '80. Nel 1989, la Commissione e gli Stati Membri della UE e della EFTA decisero, in base ad un accordo1) tra la Commissione ed il CEN, di trasferire il compito della preparazione e della pubblicazione degli Eurocodici al CEN attraverso una serie di Mandati, con l'obiettivo di attribuire ad essi nel futuro lo status di Norme Europee (EN). Questa decisione lega de facto gli Eurocodici alle prescrizioni di tutte le Direttive del Consiglio e/o le Decisioni della Commissione relative alle norme Europee (per esempio, la Direttiva del Consiglio 89/106/EEC sui prodotti da costruzione - CPD - e le Direttive del Consiglio 93/37/EEC, 92/50/EEC e 89/440/EEC sui lavori e sui servizi pubblici e le analoghe Direttive EFTA predisposte con l'obiettivo di stabilire il mercato interno). Il programma degli Eurocodici Strutturali comprende le seguenti norme, generalmente composte da un certo numero di Parti:

1)

EN 1990

Eurocodice:

Basis of Structural Design

EN 1991

Eurocodice 1:

Actions on structures

EN 1992

Eurocodice 2:

Design of concrete structures

EN 1993

Eurocodice 3:

Design of steel structures

EN 1994

Eurocodice 4:

Design of composite steel and concrete structures

EN 1995

Eurocodice 5:

Design of timber structures

EN 1996

Eurocodice 6:

Design of masonry structures

EN 1997

Eurocodice 7:

Geotechnical design

EN 1998

Eurocodice 8:

Design of structures for earthquake resistance

EN 1999

Eurocodice 9:

Design of aluminium structures

Accordo tra la Commissione delle Comunità Europee ed il Comitato Europeo di Normazione (CEN) concernente il lavoro sugli EUROCODICI relativi alla progettazione di edifici e di opere di ingegneria civile (BC/CEN/03/89)

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Eurocode standards recognise the responsibility of regulatory authorities in each Member State and have safeguarded their right to determine values related to regulatory safety matters at national level where these continue to vary from State to State. Status and field of application of Eurocodes The Member States of the EU and EFTA recognise that Eurocodes serve as reference documents for the following purposes: -

as a means to prove compliance of building and civil engineering works with the essential requirements of Council Directive 89/106/EEC, particularly Essential Requirement N°1 - Mechanical resistance and stability - and Essential Requirement N° 2 - Safety in case of fire;

-

as a basis for specifying contracts for construction works and related engineering services;

-

as a framework for drawing up harmonised technical specifications for construction products (ENs and ETAs)

The Eurocodes, as far as they concern the construction works themselves, have a direct relationship with the Interpretative Documents2) referred to in Article 12 of the CPD, although they are of a different nature from harmonised product standards3). Therefore, technical aspects arising from the Eurocodes work need to be adequately considered by CEN Technical Committees and/or EOTA Working Groups working on product standards with a view to achieving full compatibility of these technical specifications with the Eurocodes. The Eurocode standards provide common structural design rules for everyday use for the design of whole structures and component products of both a traditional and an innovative nature. Unusual forms of construction or design conditions are not specifically covered and additional expert consideration will be required by the designer in such cases. National Standards implementing Eurocodes The National Standards implementing Eurocodes will comprise the full text of the Eurocode (including any annexes), as published by CEN, which may be preceded by a National title page and National foreword, and may be followed by a National annex. The National annex may only contain information on those parameters which are left open in the Eurocode for national choice, known as Nationally Determined Parameters, to be used for the design of buildings and civil engineering works to be constructed in the country concerned, i.e.: -

values and/or classes where alternatives are given in the Eurocode,

-

values to be used where a symbol only is given in the Eurocode,

-

country specific data (geographical, climatic, etc.), e.g. snow map,

-

the procedure to be used where alternative procedures are given in the Eurocode.

It may also contain

2)

3)

-

decisions on the application of informative annexes,

-

references to non-contradictory complementary information to assist the user to apply the Eurocode.

According to Art. 3.3 of the CPD, the essential requirements (ERs) shall be given concrete form in interpretative documents for the creation of the necessary links between the essential requirements and the mandates for harmonised ENs and ETAGs/ETAs. According to Art. 12 of the CPD the interpretative documents shall: a) give concrete form to the essential requirements by harmonising the terminology and the technical bases and indicating classes or levels for each requirement where necessary; b) indicate methods of correlating these classes or levels of requirement with the technical specifications, e.g. methods of calculation and of proof, technical rules for project design, etc.; c) serve as a reference for the establishment of harmonised standards and guidelines for European technical approvals. The Eurocodes, de facto, play a similar role in the field of the ER 1 and a part of ER 2.

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Gli Eurocodici riconoscono la responsabilità delle autorità regolamentari in ogni Stato Membro ed hanno salvaguardato il loro diritto a determinare a livello nazionale valori correlati ad aspetti di sicurezza regolamentari, potendo essi variare da Stato a Stato. Status e campo di applicazione degli Eurocodici Gli Stati Membri della UE e della EFTA riconoscono che gli Eurocodici servono come documenti di riferimento per i seguenti scopi: -

come un mezzo per verificare la rispondenza degli edifici e delle opere di ingegneria civile ai requisiti essenziali della Direttiva del Consiglio 89/106/EEC, in particolare il Requisito Essenziale N° 1 - Resistenza meccanica e stabilità - ed il Requisito Essenziale N° 2 - Sicurezza in caso di incendio;

-

come una base per la redazione dei contratti relativi ai lavori di costruzione ed ai servizi di ingegneria correlati;

-

come un quadro di riferimento per definire specifiche tecniche armonizzate per i prodotti da costruzione (EN e ETA).

Gli Eurocodici, poiché riguardano le opere di costruzione stesse, sono in relazione diretta con i Documenti Interpretativi2) a cui si fa riferimento nell'Articolo 12 della CPD, sebbene siano di natura differente rispetto alle norme armonizzate di prodotto3). Pertanto, gli aspetti tecnici che scaturiscono dal lavoro degli Eurocodici devono essere presi in adeguata considerazione dai Comitati Tecnici CEN e/o dai Gruppi di Lavoro EOTA che lavorano sulle norme di prodotto, nell'intento di ottenere una piena compatibilità di queste specifiche tecniche con gli Eurocodici. Gli Eurocodici forniscono regole comuni per la progettazione strutturale, di uso corrente, nella progettazione di strutture, nel loro complesso, e di componenti strutturali, di tipologia tradizionale o innovativa. Forme di costruzione o condizioni di progetto inusuali non sono trattate in modo specifico; per tali casi è richiesto dal progettista il contributo aggiuntivo da parte di esperti. Norme Nazionali che implementano gli Eurocodici Le Norme Nazionali che implementano gli Eurocodici contengono il testo completo dell'Eurocodice (comprese tutte le appendici), così come pubblicato dal CEN, il quale può essere preceduto da una copertina Nazionale e da una premessa Nazionale, e può essere seguito da una appendice Nazionale. L'appendice Nazionale può contenere solo informazioni su quei parametri, noti come Parametri Determinati a livello Nazionale, che in ogni Eurocodice sono lasciati aperti ad una scelta a livello Nazionale, da impiegarsi nella progettazione degli edifici e delle opere di ingegneria civile da realizzarsi nella singola nazione, cioè: -

valori e/o classi per i quali nell'Eurocodice sono fornite alternative;

-

valori da impiegare, per i quali nell'Eurocodice è fornito solo un simbolo;

-

dati specifici della singola nazione (geografici, climatici, ecc.), per esempio, la mappa della neve;

-

la procedura da impiegare quando nell'Eurocodice ne sono proposte diverse in alternativa.

Essa può anche contenere:

2) 3)

-

decisioni riguardanti l'applicazione delle appendici informative;

-

riferimenti ad informazioni complementari non contraddittorie che aiutino l'utente ad applicare l'Eurocodice.

Secondo l'Art. 3.3 della CPD, i requisiti essenziali (ER) sono precisati in documenti interpretativi destinati a stabilire i collegamenti necessari tra i requisiti essenziali ed i mandati per le norme armonizzate EN e ETAG/ETA. Secondo l'Art. 12 della CPD, i documenti interpretativi devono: a) precisare i requisiti essenziali armonizzando la terminologia e i concetti tecnici di base, ed indicando classi o livelli per ciascun requisito ove necessario; b) indicare metodi per correlare queste classi o livelli di requisiti alle specifiche tecniche, per esempio metodi di calcolo e di verifica, regole tecniche per la progettazione, ecc.: c) servire come riferimento per stabilire norme armonizzate e orientamenti per i benestari tecnici europei. Gli Eurocodici, de facto, giocano un ruolo simile nel campo dell'ER 1 e di una parte dell'ER 2.

UNI EN 1998-5:2005

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Links between Eurocodes and harmonised technical specifications (ENs and ETAs) for products There is a need for consistency between the harmonised technical specifications for construction products and the technical rules for works4). Furthermore, all the information accompanying the CE Marking of the construction products which refer to Eurocodes shall clearly mention which Nationally Determined Parameters have been taken into account. Additional information specific to EN 1998-5 The scope of Eurocode 8 is defined in EN 1998-1:2004, 1.1.1 and the scope of this Part of Eurocode 8 is defined in 1.1. Additional Parts of Eurocode 8 are listed in EN 1998-1:2004, 1.1.3. EN 1998-5:2004 is intended for use by: -

clients (e.g. for the formulation of their specific requirements on reliability levels and durability);

-

designers and constructors;

-

relevant authorities.

For the design of structures in seismic regions the provisions of this European Standard are to be applied in addition to the provisions of the other relevant parts of Eurocode 8 and the other relevant Eurocodes. In particular, the provisions of this European Standard complement those of EN 1997-1:2004, which do not cover the special requirements of seismic design. Owing to the combination of uncertainties in seismic actions and ground material properties, Part 5 may not cover in detail every possible design situation and its proper use may require specialised engineering judgement and experience. National annex for EN 1998-5 This standard gives alternative procedures, values and recommendations for classes with notes indicating where national choices may have to be made. Therefore the National Standard implementing EN 1998-5 should have a National annex containing all Nationally Determined Parameters to be used for the design of buildings and civil engineering works to be constructed in the relevant country. National choice is allowed in EN 1998-5:2004 through clauses:

4)

Reference

Item

1.1 (4)

Informative Annexes A, C, D and F

3.1 (3)

Partial factors for material properties

4.1.4 (11)

Upper stress limit for susceptibility to liquefaction

5.2 (2)c)

Reduction of peak ground acceleration with depth from ground surface

see Art.3.3 and Art.12 of the CPD, as well as 4.2, 4.3.1, 4.3.2 and 5.2 of ID 1.

UNI EN 1998-5:2005

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Collegamenti tra gli Eurocodici e le specifiche tecniche armonizzate (EN e ETA) relative ai prodotti Sussiste la necessità di coerenza tra le specifiche tecniche armonizzate per i prodotti da costruzione e le regole tecniche per le opere4). Inoltre tutte le informazioni che accompagnano la marcatura CE dei prodotti da costruzione che fanno riferimento agli Eurocodici devono menzionare chiaramente quali Parametri Determinati a livello Nazionale sono stati presi in conto. Informazioni aggiuntive specifiche alla EN 1998-5 Lo scopo e campo di applicazione dell'Eurocodice 8 è definito nella EN 1998-1:2004, punto 1.1.1 e lo scopo e campo di applicazione della presente Parte dell'Eurocodice 8 è definito nel punto 1.1. Le Parti aggiuntive dell'Eurocodice 8 sono elencate nella EN 1998-1:2004, punto 1.1.3. La EN 1998-5:2004 è destinata all'utilizzo da parte di: -

committenti (per esempio per la formulazione di loro prescrizioni specifiche sui livelli di sicurezza e sulla durabilità);

-

progettisti e costruttori;

-

autorità di competenza.

Per la progettazione di strutture in regioni soggette ad attività sismica, le disposizioni della presente norma europea devono essere applicate in aggiunta a quelle delle altri parti attinenti dell'Eurocodice 8 e degli altri Eurocodici. In particolare, le disposizioni della presente norma europea sono complementari a quelle della EN 1997-1:2004, che non trattano i requisiti speciali della progettazione sismica. A causa della combinazione delle incertezze legate all'azione sismica e alle proprietà del terreno, la Parte 5 non può considerare in dettaglio ogni possibile situazione di progetto e il suo utilizzo appropriato può richiedere conoscenze ed esperienze ingegneristiche specializzate. Appendice nazionale della EN 1998-5 La presente norma fornisce procedure alternative, valori e raccomandazioni per classi, con note che indicano dove possono essere applicate scelte a livello nazionale. Di conseguenza la norma nazionale che implementa la EN 1998-5 dovrebbe avere una appendice nazionale contenente tutti i Parametri Determinati a livello Nazionale da impiegare nel progetto degli edifici e delle opere di ingegneria civile da realizzarsi nella nazione interessata. Una scelta a livello nazionale è permessa nella EN 1998-5:2004 attraverso i punti:

4)

Riferimento

Argomento

1.1 (4)

Appendici informative A, C, D e F

3.1 (3)

Coefficienti parziali per le proprietà dei materiali

4.1.4 (11)

Limite superiore di sforzo per la suscettibilità alla liquefazione

5.2 (2)c)

Riduzione dell'accelerazione di picco del terreno con la profondità dalla superficie del terreno

Vedere l'Art. 3.3 e l'Art. 12 del CPD, così come 4.2, 4.3.1, 4.3.2 e 5.2 dell'ID 1.

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1

GENERAL

1.1

Scope (1)P This Part of Eurocode 8 establishes the requirements, criteria, and rules for the siting and foundation soil of structures for earthquake resistance. It covers the design of different foundation systems, the design of earth retaining structures and soil-structure interaction under seismic actions. As such it complements Eurocode 7 which does not cover the special requirements of seismic design. (2)P The provisions of Part 5 apply to buildings (EN 1998-1), bridges (EN 1998-2), towers, masts and chimneys (EN 1998-6), silos, tanks and pipelines (EN 1998-4). (3)P Specialised design requirements for the foundations of certain types of structures, when necessary, shall be found in the relevant Parts of Eurocode 8. (4)

1.2

Annex B of this Eurocode provides empirical charts for simplified evaluation of liquefaction potential, while Annex E gives a simplified procedure for seismic analysis of retaining structures.

Note 1

Informative Annex A provides information on topographic amplification factors.

Note 2

Informative Annex C provides information on the static stiffness of piles.

Note 3

Informative Annex D provides information on dynamic soil-structure interaction.

Note 4

Informative Annex F provides information on the seismic bearing capacity of shallow foundations.

Normative references (1)P This European Standard incorporates by dated or undated reference, provisions from other publications. These normative references are cited at the appropriate places in the text and the publications are listed hereafter. For dated references, subsequent amendments to or revisions of any of these publications apply to this European Standard only when incorporated in it by amendment or revision. For undated references the latest edition of the publication referred to applies (including amendments).

1.2.1

General reference standards EN 1990 EN 1997-1 EN 1997-2 EN 1998-1 EN 1998-2 EN 1998-4 EN 1998-6

1.3

Eurocode - Basis of structural design Eurocode 7 - Geotechnical design - General rules Eurocode 7 - Geotechnical design - Ground investigation and testing Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance General rules, seismic actions and rules for buildings Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance Bridges Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance Silos, tanks and pipelines Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance Towers, masts and chimneys

Assumptions (1)P The general assumptions of EN 1990:2002, 1.3 apply.

1.4

Distinction between principles and applications rules (1)P The rules of EN 1990:2002, 1.4 apply.

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1

GENERALITÀ

1.1

Scopo e campo di applicazione (1)P La presente Parte dell'Eurocodice 8 stabilisce i requisiti, i criteri e le regole per la scelta del piano di posa e del terreno di fondazione di strutture in funzione della resistenza sismica. Essa tratta la progettazione di differenti sistemi di fondazione, la progettazione di strutture di contenimento e l'interazione suolo-struttura in presenza di azione sismica. Per questo essa è complementare all'Eurocodice 7 che non contempla i requisiti specifici della progettazione sismica. (2)P Le disposizioni della Parte 5 si applicano a edifici (EN 1998-1), ponti (EN 1998-2), torri, antenne e ciminiere (EN 1998-6), silos, serbatoi e condutture (EN 1998-4). (3)P Requisiti di progettazione specialistica per le fondazioni di particolari tipi di strutture, quando necessario, devono essere ricercati nelle relative Parti dell'Eurocodice 8. (4)

1.2

L'appendice B del presente Eurocodice fornisce diagrammi empirici per la valutazione semplificata dei potenziali fenomeni di liquefazione, mentre l'Appendice E fornisce una procedura semplificata per l'analisi sismica di strutture di contenimento.

Nota 1

L'appendice informativa A fornisce informazioni sui coefficienti di amplificazione topografica.

Nota 2

L'appendice informativa C fornisce informazioni sulla rigidezza statica dei pali di fondazione

Nota 3

L'appendice informativa D fornisce informazioni sull'interazione dinamica terreno-struttura.

Nota 4

L'appendice informativa F fornisce informazioni sulla capacità portante sismica di fondazioni superficiali.

Riferimenti normativi (1)P La presente norma europea rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e sono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nella presente norma europea come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti).

1.2.1

Norme di riferimento generale EN 1990 EN 1997-1 EN 1997-2 EN 1998-1 EN 1998-2 EN 1998-4 EN 1998-6

1.3

Eurocode - Basis of structural design Eurocode 7 - Geotechnical design - General rules Eurocode 7 - Geotechnical design - Ground investigation and testing Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance General rules, seismic actions and rules for buildings Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance Bridges Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance Silos, tanks and pipelines Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance Towers, masts and chimneys

Ipotesi (1)P Si applicano le ipotesi generali della EN 1990:2002, punto 1.3.

1.4

Distinzione tra principi e regole applicative (1)P Si applicano le regole della EN 1990:2002, punto 1.4.

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1.5

Terms and definitions

1.5.1

Terms common to all Eurocodes (1)P The terms and definitions given in EN 1990:2002, 1.5 apply. (2)P EN 1998-1:2004, 1.5.1 applies for terms common to all Eurocodes.

1.5.2

Additional terms used in the present standard (1)P The definition of ground found in EN 1997-1:2004, 1.5.2 applies while that of other geotechnical terms specifically related to earthquakes, such as liquefaction, are given in the text. (2)

1.6

For the purposes of this standard the terms defined in EN 1998-1:2004, 1.5.2 apply.

Symbols (1)

For the purposes of this European Standard the following symbols apply. All symbols used in Part 5 are defined in the text when they first occur, for ease of use. In addition, a list of the symbols is given below. Some symbols occurring only in the annexes are defined therein:

Ed

Design action effect

Epd

Lateral resistance on the side of footing due to passive earth pressure

ER

Energy ratio in Standard Penetration Test (SPT)

FH

Design seismic horizontal inertia force

FV

Design seismic vertical inertia force

FRd

Design shear resistance between horizontal base of footing and the ground

G

Shear modulus

Gmax

Average shear modulus at small strain

Le

Distance of anchors from wall under dynamic conditions

Ls

Distance of anchors from wall under static conditions

MEd

Design action in terms of moments

N1(60) SPT blowcount value normalised for overburden effects and for energy ratio NEd

Design normal force on the horizontal base

NSPT

Standard Penetration Test (SPT) blowcount value

PI

Plasticity Index of soil

Rd

Design resistance of the soil

S

Soil factor defined in EN 1998-1:2004, 3.2.2.2

ST

Topography amplification factor

VEd

Design horizontal shear force

W

Weight of sliding mass

ag

Design ground acceleration on type A ground (ag = γI agR)

agR

Reference peak ground acceleration on type A ground

avg

Design ground acceleration in the vertical direction

c'

Cohesion of soil in terms of effective stress

cu

Undrained shear strength of soil

d

Pile diameter

dr

Displacement of retaining walls

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1.5

Termini e definizioni

1.5.1

Termini comuni a tutti gli Eurocodici (1)P Si applicano i termini e le definizioni riportate nella EN 1990:2002, punto 1.5. (2)P Si applica la EN 1998-1:2004, punto 1.5.1 per i termini comuni a tutti gli Eurocodici.

1.5.2

Termini aggiuntivi utilizzati nella presente norma (1)P Si applica la definizione di terreno riportata nella EN 1997-1:2004, punto 1.5.2, mentre altri termini geotecnici specificamente collegati ai terremoti, come la liquefazione, sono riportati nel testo. (2)P Ai fini della presente norma, si applicano i termini definiti nella EN 1998-1:2004, punto 1.5.2.

1.6

Simboli (1)

Ai fini della presente norma europea si applicano i seguenti simboli. Tutti i simboli utilizzati nella Parte 5 sono definiti nel testo quando essi compaiono per la prima volta, per semplicità d'utilizzo. In aggiunta, una lista dei simboli è riportata qui di seguito. Alcuni simboli che sono utilizzati solo nelle appendici sono lì definiti:

Ed

Effetto dell'azione di progetto

Epd

Resistenza sulla superficie laterale di un plinto di fondazione dovuta a spinta passiva del terreno

ER

Rapporto dell'energia nella prova penetrometrica normalizzata (SPT - Standard Penetration Test)

FH

Componente orizzontale della forza d'inerzia sismica di progetto

FV

Componente verticale della forza d'inerzia sismica di progetto

FRd

Resistenza a taglio di progetto tra la base orizzontale di un plinto e il terreno

G

Modulo elastico di taglio

Gmax

Valore medio del modulo elastico di taglio per piccole deformazioni

Le

Distanza tra ancoraggio e parete in condizioni dinamiche

Ls

Distanza tra ancoraggio e parete in condizioni statiche

MEd

Azione di progetto in termini di momenti

N1(60) Valore del numero di colpi nella SPT normalizzato rispetto alla pressione di confinamento e al rapporto di energia NEd

Azione normale di progetto sulla base orizzontale

NSPT

Valore del numero di colpi nella SPT

PI

Indice di plasticità del terreno

Rd

Resistenza di progetto del terreno

S

Coefficiente relativo al terreno definito nella EN 1998-1:2004, punto 3.3.2.2

ST

Coefficiente di amplificazione topografica

VEd

Forza orizzontale di taglio di progetto

W

Peso della massa soggetta a scivolamento

ag

Accelerazione di progetto del terreno su terreno di tipo A (ag = γIagR)

agR

Accelerazione di picco di riferimento del terreno su terreno di tipo A

avg

Accelerazione di progetto del terreno nella direzione verticale

c'

Coesione del terreno in termini di sforzi efficaci

cu

Resistenza a taglio non drenata del terreno

d

Diametro del palo

dr

Spostamento dei muri di contenimento

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g

Acceleration of gravity

kh

Horizontal seismic coefficient

kv

Vertical seismic coefficient

qu

Unconfined compressive strength

r

Factor for the calculation of the horizontal seismic coefficient (Table 7.1)

νs

Velocity of shear wave propagation

νs,max Average νs value at small strain ( 0,15, si devono fare considerazioni appropriate sul possibile degrado di resistenza e sull'incremento della pressione interstiziale causato da carichi ciclici, soggetti alle limitazioni stabilite al punto 4.1.3.3 (8). (2) Nel caso di frane quiescenti per le quali è maggiore la possibilità di riattivazione in seguito a terremoti, i valori appropriati dei parametri di resistenza del terreno che dovrebbero essere usati sono quelli corrispondenti a deformazioni elevate. In materiali non coesivi suscettibili ad incremento ciclico delle pressioni interstiziali, entro i limiti di cui al punto 4.1.3.3, si può tenere in considerazione tale incremento riducendo le forze di attrito resistenti mediante un opportuno coefficiente della pressione interstiziale proporzionale al massimo incremento di tale pressione. Tale incremento può essere stimato come indicato al punto 4.1.3.3 (9). (3) Non occorre applicare alcuna riduzione della resistenza a taglio per terreni non coesivi fortemente dilatanti, come le sabbie dense. (4)P Le verifiche di sicurezza del pendio del terreno devono essere eseguite in accordo con i principi della EN 1997-1:2004.

4.1.4

Terreni potenzialmente liquefacibili (1)P Con il termine liquefazione si deve di seguito intendere la riduzione di resistenza a taglio e/o di rigidezza causata dall'aumento di pressione interstiziale dell'acqua in un terreno saturo non coesivo durante il moto sismico, tale da generare deformazioni permanenti significative o persino una condizione di sforzi efficaci del terreno quasi nulli. (2)P Deve essere verificata la suscettibilità alla liquefazione quando la falda freatica si trova in prossimità della superficie e il terreno di fondazione comprende strati estesi o lenti spesse di sabbie sciolte sotto falda, contenenti o meno una frazione fine limoso/argillosa. Questa verifica deve essere eseguita per le condizioni di superficie libera (in termini di quota del piano campagna e di quota della falda) prevalenti nel corso della vita della struttura. (3)P Le indagini richieste a questo scopo devono almeno includere l'esecuzione o di prove penetrometriche normalizzate (SPT - Standard Penetration Tests) o prove di penetrazione conica (CPT - Cone Penetration Tests), così come la determinazione in laboratorio di curve granulometriche. (4)P Per quanto riguarda la prova SPT, i valori misurati del numero di colpi NSPT, espressi come colpi/30 cm, devono essere normalizzati rispetto ad una pressione efficace di confinamento di 100 kPa, e ad un rapporto tra l'energia d'impatto e l'energia teorica di caduta libera pari a 0,6. Per profondità minori di 3 m, si raccomanda che il valore misurato NSPT, sia ridotto del 25%. UNI EN 1998-5:2005

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(5)

Normalisation with respect to overburden effects may be performed by multiplying the measured NSPT value by the factor (100/σ'vo)¹⁄₂, where σ'vo (kPa) is the effective overburden pressure acting at the depth where the SPT measurement has been made, and at the time of its execution. The normalisation factor (100/σ'vo)¹⁄₂ should be taken as being not smaller than 0,5 and not greater than 2.

(6)

Energy normalisation requires multiplying the blowcount value obtained in (5) of this subclause by the factor ER / 60, where ER is one hundred times the energy ratio specific to the testing equipment.

(7)

For buildings on shallow foundations, evaluation of the liquefaction susceptibility may be omitted when the saturated sandy soils are found at depths greater than 15 m from ground surface.

(8)

The liquefaction hazard may be neglected when α⋅S < 0,15 and at least one of the following conditions is fulfilled: -

the sands have a clay content greater than 20% with plasticity index PI > 10;

-

the sands have a silt content greater than 35% and, at the same time, the SPT blowcount value normalised for overburden effects and for the energy ratio N1(60) > 20;

-

the sands are clean, with the SPT blowcount value normalised for overburden effects and for the energy ratio N1(60) > 30.

(9)P If the liquefaction hazard may not be neglected, it shall as a minimum be evaluated by well-established methods of geotechnical engineering, based on field correlations between in situ measurements and the critical cyclic shear stresses known to have caused liquefaction during past earthquakes. (10) Empirical liquefaction charts illustrating the field correlation approach under level ground conditions applied to different types of in situ measurements are given in Annex B. In this approach, the seismic shear stress te, may be estimated from the simplified expression τe = 0,65 α ⋅ S ⋅ σvo

(4.4)

where: σvo

is the total overburden pressure and the other variables are as in expressions (4.1) to (4.3). This expression may not be applied for depths larger than 20 m.

(11)P If the field correlation approach is used, a soil shall be considered susceptible to liquefaction under level ground conditions whenever the earthquake-induced shear stress exceeds a certain fraction λ of the critical stress known to have caused liquefaction in previous earthquakes. Note

The value ascribed to λ for use in a Country may be found in its National Annex. The recommended value is λ = 0,8, which implies a safety factor of 1,25. (12)P If soils are found to be susceptible to liquefaction and the ensuing effects are deemed capable of affecting the load bearing capacity or the stability of the foundations, measures, such as ground improvement and piling (to transfer loads to layers not susceptible to liquefaction), shall be taken to ensure foundation stability. (13)

Note

Ground improvement against liquefaction should either compact the soil to increase its penetration resistance beyond the dangerous range, or use drainage to reduce the excess pore-water pressure generated by ground shaking.

The feasibility of compaction is mainly governed by the fines content and depth of the soil. (14) The use of pile foundations alone should be considered with caution due to the large forces induced in the piles by the loss of soil support in the liquefiable layer or layers, and to the inevitable uncertainties in determining the location and thickness of such a layer or layers.

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(5)

La normalizzazione rispetto alla pressione di confinamento può essere eseguita moltiplicando il valore misurato NSPT per il fattore (100/σ'vo)¹⁄₂, dove σ'vo (kPa) è la pressione efficace di confinamento agente alla profondità in cui si è eseguita la misurazione SPT e allo stesso tempo di esecuzione della stessa. Si raccomanda che il fattore di normalizzazione (100/σ'vo)¹⁄₂ sia compreso tra 0,5 e 2. (6) La normalizzazione rispetto all'energia richiede di moltiplicare il valore del numero di colpi ottenuto in (5) del presente sottopunto per il fattore ER / 60, dove ER è cento volte il rapporto di energia specificato nell'attrezzatura di prova. (7) Nel caso di edifici con fondazioni superficiali, la verifica della suscettibilità a liquefazione può essere omessa se il terreno sabbioso saturo si trova a profondità maggiore di 15 m dal piano campagna. (8) Il pericolo di liquefazione può essere trascurato quando si ha α·S < 0,15 ed è soddisfatta almeno una delle seguenti condizioni: - le sabbie hanno un contenuto di argilla maggiore del 20% con un indice di plasticità PI >10; - le sabbie hanno un contenuto di limo maggiore del 35% e, allo stesso tempo, il valore del numero di colpi SPT normalizzato alla pressione di confinamento e al rapporto di energia N1(60) > 20; - le sabbie contengono una frazione fine trascurabile, con il valore del numero di colpi SPT normalizzato alla pressione di confinamento e al rapporto di energia N1(60) > 30. (9)P Se il pericolo di liquefazione non può essere trascurato, la suscettibilità a liquefazione deve essere verificata come minimo attraverso i metodi generalmente accettati dell'ingegneria geotecnica, basati su correlazioni di campagna tra misurazioni in sito e valori critici dello sforzo ciclico di taglio noti per aver causato liquefazione durante terremoti passati. (10) I diagrammi empirici di liquefazione, che illustrano l'approccio della correlazione di campagna rispetto alle condizioni del piano campagna applicate ai differenti tipi di misurazione in sito, sono riportati nell'appendice B. In questo approccio, lo sforzo di taglio sismico, te, può essere stimato attraverso l'espressione semplificata τe = 0,65 α ⋅ S ⋅ σvo (4.4)

Nota

Nota

dove: σvo è la pressione totale di confinamento e le altre variabili sono le stesse delle espressioni, da (4.1) a (4.3). Questa espressione non può essere applicata per profondità maggiori di 20 m. (11)P Se si utilizza il metodo della correlazione di campagna, un terreno deve essere considerato suscettibile di liquefazione rispetto alle condizioni del piano campagna ogni qualvolta gli sforzi di taglio indotti dal terremoto superano una certa frazione λ dello sforzo critico, nota per aver causato liquefazione nei precedenti terremoti. Il valore assegnato a λ per l'utilizzo in un Paese è contenuto nella rispettiva appendice nazionale. Il valore raccomandato è λ = 0,8, che implica un fattore di sicurezza di 1,25. (12)P Se il terreno risulta suscettibile a liquefazione e gli effetti conseguenti appaiono tali da influire sulla capacità portante o sulla stabilità delle fondazioni, si deve procedere ad interventi come il consolidamento del terreno e l'inserimento di pali (per il trasferimento del carico a strati di terreno non suscettibili a liquefazione) per garantire la stabilità delle fondazioni. (13) Si raccomanda che il consolidamento del terreno contro il pericolo di liquefazione sia ottenuto addensando il terreno, per incrementare la sua resistenza alla penetrazione oltre la soglia di pericolo, oppure mediante opere di drenaggio per ridurre la sovrapressione interstiziale generata dallo scuotimento del terreno. La possibilità di realizzare un addensamento è principalmente governata dal contenuto di fini e dalla profondità del terreno. (14) Si raccomanda che il solo impiego di pali di fondazione sia preso in considerazione con cautela a causa delle grandi forze indotte nei pali dalle perdite di supporto del terreno nello/negli strato/i suscettibile/i a liquefazione e a causa delle inevitabili incertezze legate alla determinazione della posizione e dello spessore di tale/i strato/i. UNI EN 1998-5:2005

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4.1.5

Excessive settlements of soils under cyclic loads (1)P The susceptibility of foundation soils to densification and to excessive settlements caused by earthquake-induced cyclic stresses shall be taken into account when extended layers or thick lenses of loose, unsaturated cohesionless materials exist at a shallow depth. (2)

Excessive settlements may also occur in very soft clays because of cyclic degradation of their shear strength under ground shaking of long duration.

(3)

The densification and settlement potential of the previous soils should be evaluated by available methods of geotechnical engineering having recourse, if necessary, to appropriate static and cyclic laboratory tests on representative specimens of the investigated materials.

(4)

If the settlements caused by densification or cyclic degradation appear capable of affecting the stability of the foundations, consideration should be given to ground improvement methods.

4.2

Ground investigation and studies

4.2.1

General criteria (1)P The investigation and study of foundation materials in seismic areas shall follow the same criteria adopted in non-seismic areas, as defined in EN 1997-1:2004, Section 3. (2)

With the exception of buildings of importance class I, cone penetration tests, possibly with pore pressure measurements, should be included whenever feasible in the field investigations, since they provide a continuous record of the soil mechanical characteristics with depth.

(3)P Seismically-oriented, additional investigations may be required in the cases indicated in 4.1 and 4.2.2.

4.2.2

Determination of the ground type for the definition of the seismic action (1)P Geotechnical or geological data for the construction site shall be available in sufficient quantity to allow the determination of an average ground type and/or the associated response spectrum, as defined in EN 1998-1:2004, 3.1, 3.2. (2)

For this purpose, in situ data may be integrated with data from adjacent areas with similar geological characteristics.

(3)

Existing seismic microzonation maps or criteria should be taken into account, provided that they conform with (1)P of this subclause and that they are supported by ground investigations at the construction site.

(4)P The profile of the shear wave velocity νs in the ground shall be regarded as the most reliable predictor of the site-dependent characteristics of the seismic action at stable sites. (5)

In situ measurements of the νs profile by in-hole geophysical methods should be used for important structures in high seismicity regions, especially in the presence of ground conditions of type D, S1, or S2.

(6)

For all other cases, when the natural vibration periods of the soil need to be determined, the νs profile may be estimated by empirical correlations using the in situ penetration resistance or other geotechnical properties, allowing for the scatter of such correlations.

(7)

Internal soil damping should be measured by appropriate laboratory or field tests. In the case of a lack of direct measurements, and if the product ag⋅S is less than 0,1 g (i.e. less than 0,98 m/s2), a damping ratio of 0,03 should be used. Structured and cemented soils and soft rocks may require separate consideration.

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4.1.5

Eccessivi cedimenti dei terreni soggetti a carichi ciclici (1)P La suscettibilità dei terreni di fondazione ad addensamento e a cedimenti eccessivi causati da sforzi ciclici indotti dal terremoto deve essere considerata nel caso in cui strati estesi o lenti di forte spessore di materiali sciolti, non saturi e non coesivi siano presenti a profondità superficiali. (2)

Cedimenti eccessivi possono verificarsi anche in argille molto tenere a causa del degrado ciclico della loro resistenza a taglio durante scuotimento sismico del terreno di lunga durata.

(3)

Si raccomanda che il potenziale di addensamento e di sviluppo di cedimenti nei terreni precedentemente considerati sia valutato mediante i metodi disponibili dell'ingegneria geotecnica facendo utilizzo, se necessario, di appropriate prove di laboratorio statiche e cicliche su campioni rappresentativi dei materiali studiati.

(4)

Se i cedimenti causati dall'addensamento o dalla degradazione ciclica appaiono in grado di influire sulla stabilità delle fondazioni, si raccomanda di considerare l'esecuzione di interventi di miglioramento del terreno.

4.2

Indagini e studi sui terreni

4.2.1

Criteri generali (1)P Le indagini e gli studi dei materiali di fondazione in zone sismiche devono soddisfare gli stessi criteri adottati in zone non sismiche, come definito nella EN 1997-1:2004, Sezione 3. (2)

Tranne che per gli edifici di classe di importanza I, si raccomanda di includere le prove di penetrazione conica, possibilmente con misurazioni della pressione interstiziale, ogniqualvolta realizzabili nelle indagini di sito, in quanto queste forniscono una registrazione continua delle caratteristiche meccaniche del terreno con la profondità.

(3)P Indagini aggiuntive orientate al caso sismico possono essere richieste nei casi indicati nei punti 4.1 e 4.2.2.

4.2.2

Determinazione del tipo di terreno per la definizione dell'azione sismica (1)P Per il sito di costruzione devono essere disponibili dati geotecnici o geologici in quantità sufficiente a determinare un profilo stratigrafico medio e/o il corrispondente spettro di risposta, come definito nella EN 1998-1:2004, punti 3.1, 3.2. (2)

A questo scopo, i dati in sito possono essere integrati con dati provenienti da aree adiacenti che presentano caratteristiche geologiche simili.

(3)

Si raccomanda di tenere conto di mappe o criteri di microzonazione sismica esistenti, a patto che questi siano conformi con (1)P del presente sottopunto e che vi sia il riscontro di indagini sul terreno del sito di costruzione.

(4)P Il profilo di velocità delle onde di taglio νs nel terreno deve essere considerato come il dato più affidabile per la previsione delle caratteristiche dell'azione sismica dipendenti dal sito, in condizioni stabili. (5)

Si raccomanda di utilizzare misurazioni effettuate in sito del profilo di velocità νs, mediante metodi geofisici in foro, per strutture importanti in regioni ad elevata sismicità, in particolare in presenza di condizioni di terreno di tipo D, S1 o S2.

(6)

Per tutti gli altri casi, quando occorre determinare il periodo naturale di vibrazione del terreno, il profilo νs può essere stimato sulla base di correlazioni empiriche, utilizzando dati di resistenza penetrometrica misurata in sito o altre proprietà geotecniche, tenendo conto della dispersione di tali correlazioni.

(7)

Si raccomanda che lo smorzamento interno del terreno sia misurato mediante opportune prove di laboratorio o in sito. In mancanza di misurazioni dirette e se il prodotto ag·S è minore di 0,1 g (cioè minore di 0,98 m/s2), si raccomanda di utilizzare un rapporto di smorzamento di 0,03. I terreni strutturati e cementati e le rocce tenere possono richiedere considerazioni separate.

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4.2.3

Dependence of the soil stiffness and damping on the strain level (1)P The difference between the small-strain values of νs, such as those measured by in situ tests, and the values compatible with the strain levels induced by the design earthquake shall be taken into account in all calculations involving dynamic soil properties under stable conditions.

table

4.1

(2)

For local ground conditions of type C or D with a shallow water table and no materials with plasticity index PI > 40, in the absence of specific data, this may be done using the reduction factors for νs given in Table 4.1. For stiffer soil profiles and a deeper water table the amount of reduction should be proportionately smaller (and the range of variation should be reduced).

(3)

If the product ag ⋅ S is equal to or greater than 0,1 g, (i.e. equal to or greater than 0,98 m/s2), the internal damping ratios given in Table 4.1 should be used, in the absence of specific measurements.

Average soil damping ratios and average reduction factors (± one standard deviation) for shear wave velocity νs and shear modulus G within 20 m depth Ground acceleration ratio, α·S

Damping ratio

0,10 0,20 0,30

0,03 0,06 0,10

ν

G G max

s ----------

---------

0,90 (±0,07) 0,70 (±0,15) 0,60 (±0,15)

0,80 (±0,10) 0,50 (±0,20) 0,36 (±0,20)

ν s,max

νs,max is the average νs value at small strain ( Ed

(7.5)

where:

Rd is the design value of the resistance of the element, evaluated in the same way as for the non seismic situation; Ed is the design value of the action effect, as obtained from the analysis described in 7.3.

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7.4

Stabilità e verifiche di resistenza

7.4.1

Stabilità del terreno di fondazione (1)P Sono richieste le seguenti verifiche: -

stabilità globale;

-

rottura locale del terreno.

(2)P La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo le regole del punto 4.1.3.4. (3)P La capacità ultima della fondazione deve essere verificata contro il collasso per scorrimento e contro il collasso della capacità portante (vedere il punto 5.4.1.1).

7.4.2

Sistema di ancoraggio (1)P Gli ancoraggi (che includono tiranti, dispositivi di ancoraggio, piastre di ancoraggio, e vincoli) devono avere una resistenza e una lunghezza sufficienti ad assicurare l'equilibrio del cuneo di terreno critico in condizioni sismiche (vedere il punto 7.3.2.1), così come una capacità sufficiente di adattamento alle deformazioni sismiche del terreno. (2)P La resistenza dell'ancoraggio deve essere derivata secondo le regole della EN 1997-1:2004 per situazioni di progetto permanenti e transitorie negli stati limite ultimi. (3)P Si deve garantire che il terreno, che permette l'ancoraggio, conservi la resistenza richiesta per la funzione di ancoraggio durante il terremoto di progetto e, in particolare, abbia un margine di sicurezza aumentato nei confronti della liquefazione. (4)P La distanza Le tra la piastra di ancoraggio e il muro deve superare la distanza Ls richiesta per i carichi non sismici. (5)

La distanza Le, per ancoraggi interrati in un deposito di terreno con caratteristiche simili a quelle del terreno dietro al muro e per condizioni a livello del piano campagna, può essere valutata mediante la seguente espressione:

Le = Ls (1 + 1,5α · S )

7.4.3

(7.4)

Resistenza strutturale (1)P Si deve dimostrare, che sotto la combinazione dell'azione sismica con altri possibili carichi, l'equilibrio è raggiunto senza che vengano superate le resistenze di progetto del muro e degli elementi strutturali di supporto. (2)P A tale scopo si devono considerare le modalità pertinenti di raggiungimento dello stato limite per collasso strutturale, riportate nella EN 1997-1:2004, punto 8.5. (3)P Tutti gli elementi strutturali devono essere verificati in modo da soddisfare la condizione

Rd > Ed

(7.5)

dove:

Rd è il valore di progetto della resistenza dell'elemento, valutato nello stesso modo che per una situazione non sismica; Ed è il valore di progetto dell'effetto dell'azione sismica, come ottenuto dall'analisi descritta nel punto 7.3.

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ANNEX (informative)

A TOPOGRAPHIC AMPLIFICATION FACTORS

A.1

This annex gives some simplified amplification factors for the seismic action used in the verification of the stability of ground slopes. Such factors, denoted ST, are to a first approximation considered independent of the fundamental period of vibration and, hence, multiply as a constant scaling factor the ordinates of the elastic design response spectrum given in EN 1998-1:2004. These amplification factors should in preference be applied when the slopes belong to two-dimensional topographic irregularities, such as long ridges and cliffs of height greater than about 30 m.

A.2

For average slope angles of less than about 15° the topography effects may be neglected, while a specific study is recommended in the case of strongly irregular local topography. For greater angles the following guidelines are applicable.

A.3

a)

Isolated cliffs and slopes. A value ST ≥ 1,2 should be used for sites near the top edge;

b)

Ridges with crest width significantly less than the base width. A value ST ≥ 1,4 should be used near the top of the slopes for average slope angles greater than 30° and a value ST ≥ 1,2 should be used for smaller slope angles;

c)

Presence of a loose surface layer. In the presence of a loose surface layer, the smallest ST value given in a) and b) should be increased by at least 20%;

d)

Spatial variation of amplification factor. The value of ST may be assumed to decrease as a linear function of the height above the base of the cliff or ridge, and to be unity at the base.

In general, seismic amplification also decreases rapidly with depth within the ridge. Therefore, topographic effects to be reckoned with in stability analyses are largest and mostly superficial along ridge crests, and much smaller on deep seated landslides where the failure surface passes near to the base. In the latter case, if the pseudo-static method of analysis is used, the topographic effects may be neglected.

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APPENDICE (informativa)

A COEFFICIENTI DI AMPLIFICAZIONE TOPOGRAFICA

A.1

La presente appendice riporta alcuni coefficienti semplificati di amplificazione per l'azione sismica, utilizzati nella verifica di stabilità di pendii. Tali coefficienti, denotati come ST, sono in prima approssimazione considerati indipendenti dal periodo fondamentale di vibrazione e, quindi, moltiplicano come coefficiente costante di scala, le ordinate dello spettro di risposta elastico di progetto riportato nella EN 1998-1:2004. Si raccomanda che questi coefficienti di amplificazione siano applicati preferibilmente quando i pendii sono situati su irregolarità topografiche bidimensionali, come lungo crinali estesi e scarpate di altezze maggiori di 30 m.

A.2

Per angoli medi di inclinazione del pendio minore di 15°, gli effetti topografici possono essere trascurati, mentre si raccomandano studi specifici in caso di topografia locale fortemente irregolare. Per angoli maggiori, valgono le seguenti linee guida.

A.3

a)

scarpate e pendii isolati. Si raccomanda che un valore ST ≥ 1,2 sia utilizzato per siti prossimi alla sommità;

b)

crinali con larghezza in cresta significativamente minore di quella di base. Si raccomanda che un valore ST ≥ 1,4 sia utilizzato presso la sommità di pendii per angoli di inclinazione media maggiore di 30° e un valore ST ≥ 1,2 sia utilizzato per angoli di inclinazione minori;

c)

presenza di uno strato superficiale sciolto. Si raccomanda che in presenza di uno strato superficiale sciolto il più piccolo valore di ST dato in a) e b) sia aumentato almeno del 20%;

d)

variazione spaziale del coefficiente di amplificazione. Si può ipotizzare che il valore di ST decresca come una funzione lineare dell'altezza dalla base della scarpata o del crinale e che sia pari a uno alla base.

In generale, anche l'amplificazione sismica decresce rapidamente con la profondità entro il crinale. Pertanto, gli effetti topografici, che devono essere considerati nelle analisi di stabilità, sono massimi lungo le creste dei rilievi e interessano soprattutto gli strati più superficiali e sono molto più piccoli per le frane situate in profondità, dove la superficie di collasso passa vicino alla base. In quest'ultimo caso, se si utilizza il metodo di analisi pseudo-statica si possono trascurare gli effetti topografici.

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ANNEX (normative)

B EMPIRICAL CHARTS FOR SIMPLIFIED LIQUEFACTION ANALYSIS

B.1

General. The empirical charts for simplified liquefaction analysis represent field correlations between in situ measurements and cyclic shear stresses known to have caused liquefaction during past earthquakes. On the horizontal axis of such charts is a soil property measured in situ, such as normalised penetration resistance or shear wave propagation velocity νs, while on the vertical axis is the earthquake-induced cyclic shear stress (τe), usually normalised by the effective overburden pressure (σ'vo). Displayed on all charts is a limiting curve of cyclic resistance, separating the region of no liquefaction (to the right) from that where liquefaction is possible (to the left and above the curve). More than one curve is sometimes given, e.g. corresponding to soils with different fines contents or to different earthquake magnitudes. Except for those using CPT resistance, it is preferable not to apply the empirical liquefaction criteria when the potentially liquefiable soils occur in layers or seams no more than a few tens of cm thick. When a substantial gravel content is present, the susceptibility to liquefaction cannot be ruled out, but the observational data are as yet insufficient for construction of a reliable liquefaction chart.

B.2

Charts based on the SPT blowcount. Among the most widely used are the charts illustrated in Figure B.1 for clean sands and silty sands. The SPT blowcount value normalised for overburden effects and for energy ratio N1(60) is obtained as described in 4.1.4. Liquefaction is not likely to occur below a certain threshold of τe, because the soil behaves elastically and no pore-pressure accumulation takes place. Therefore, the limiting curve is not extrapolated back to the origin. To apply the present criterion to earthquake magnitudes different from MS = 7,5, where MS is the surface-wave magnitude, the ordinates of the curves in Figure B.1 should be multiplied by a factor CM indicated in Table B.1. table

B.1

Values of factor CM MS

CM

5,5 6,0 6,5 7,0 8,0

2,86 2,20 1,69 1,30 0,67

B.3

Charts based on the CPT resistance. Based on numerous studies on the correlation between CPT cone resistance and soil resistance to liquefaction, charts similar to Figure B.1 have been established. Such direct correlations shall be preferred to indirect correlations using a relationship between the SPT blowcount and the CPT cone resistance.

B.4

Charts based on the shear wave velocity νs. This property has strong promise as a field index in the evaluation of liquefaction susceptibility in soils that are hard to sample (such as silts and sands) or penetrate (gravels). Also, significant advances have been made over the last few years in measuring νs in the field. However, correlations between νs and the soil resistance to liquefaction are still under development and should not be used without the assistance of a specialist.

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APPENDICE (normativa)

B GRAFICI EMPIRICI PER ANALISI SEMPLIFICATA DI LIQUEFAZIONE

B.1

Generalità. I grafici empirici utilizzati in analisi semplificate di liquefazione rappresentano le correlazioni empiriche tra misurazioni in sito e sforzi ciclici di taglio noti per aver causato liquefazione durante precedenti terremoti. Sull'asse orizzontale di tali diagrammi è riportata una proprietà del terreno misurata in sito, come la resistenza penetrometrica normalizzata o la velocità di propagazione delle onde di taglio νs, mentre sull'asse verticale è riportato lo sforzo ciclico di taglio indotto dal terremoto (τe), di solito normalizzato rispetto alla pressione efficace di confinamento (σ'vo). Su tutti i grafici è rappresentata una curva limite di resistenza ciclica, che separa la regione non soggetta a liquefazione (a destra) da quella dove la liquefazione è possibile (a sinistra e sopra la curva). Viene talvolta fornita più di una curva, per esempio in corrispondenza di terreni con diverso contenuto di fini oppure a differenti valori di magnitudo del terremoto. Ad eccezione dei criteri che fanno uso della resistenza CPT, è preferibile non applicare i criteri empirici di liquefazione quando i terreni potenzialmente liquefacibili si presentino in strati o lenti di terreno non più spessi di poche decine di centimetri. Quando è presente un contenuto rilevante di ghiaia, la suscettibilità alla liquefazione non può essere esclusa, tuttavia i dati osservati non sono ancora sufficienti per la costruzione di un grafico di liquefazione attendibile.

B.2

Grafici basati sul numero di colpi SPT. Tra i grafici maggiormente utilizzati ci sono quelli illustrati in figura B.1 per sabbie pulite e limose. Il valore del numero di colpi SPT normalizzato agli effetti di confinamento e al rapporto di energia N1(60) è ottenuto come descritto nel punto 4.1.4. È improbabile che si verifichi la liquefazione al di sotto di un certo limite di τe, perché il terreno si comporta elasticamente senza accumulo di pressioni interstiziali. Pertanto, la curva limite non è estrapolata fino all'origine degli assi. Per applicare il presente criterio a terremoti di magnitudo diversa da MS = 7,5, dove MS è la magnitudo delle onde superficiali, si raccomanda che le ordinate delle curve in figura B.1 siano moltiplicate per un coefficiente CM specificato nel prospetto B.1. prospetto

B.1

Valori del coefficiente CM MS

CM

5,5 6,0 6,5 7,0 8,0

2,86 2,20 1,69 1,30 0,67

B.3

Grafici basati sulla resistenza CPT. Sulla base di numerosi studi sulla correlazione tra la resistenza alla punta nella prova CPT e la resistenza del suolo alla liquefazione, sono stati stabiliti grafici simili a quelli in figura B.1. Tali correlazioni dirette devono essere preferite a quelle indirette che utilizzano una relazione tra il numero di colpi SPT e la resistenza alla punta CPT.

B.4

Grafici basati sulla velocità delle onde di taglio νs. Questa proprietà ha grandi potenzialità di essere utilizzata come indice di campo nella valutazione della suscettibilità alla liquefazione di terreni difficili da campionare (come sabbie e limi) o da penetrare (ghiaie). Inoltre, negli ultimi anni sono stati compiuti significativi progressi nella misurazione sperimentale di νs. Comunque, le correlazioni tra νs e la resistenza del terreno alla liquefazione sono ancora in via di sviluppo e si raccomanda di non utilizzarle senza l'assistenza di uno specialista.

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figure

B.1

Relationship between stress ratios causing liquefaction and N1(60) values for clean and silty sands for MS = 7,5 earthquakes Key A B X Y Curve 1 Curve 2 Curve 3

Clean sands Silty sands N1(60) τe/σ'vo - cyclic stress ratio 35% fines 15% fines φ'd − θ 2

sin ( ψ + φ – θ ) K = ----------------------------------------------------------------2 cosθsin ψsin ( ψ – θ – δ d )

(E.3)

Per stati passivi (resistenza a taglio nulla tra terreno e muro): 2

sin ( ψ + φ' d – θ ) K = -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------sinφ' d sin ( φ' d + β – θ ) 2 2 cosθsin ψsin ( ψ + θ ) 1 – -----------------------------------------------------sin ( ψ + β )sin ( ψ + θ )

(E.4)

Nelle precedenti equazioni vengono usate le seguenti notazioni: -1 tanφ' è il valore di progetto dell'angolo di resistenza a taglio del terreno, cioè: φ' d = tan ⎛ ------------⎞ ; ⎝ γ φ' ⎠ ψ e β sono gli angoli di inclinazione rispetto all'orizzontale, rispettivamente della parete del muro rivolta a monte e della superficie del terrapieno, come mostrato in figura E.1; -1 tanδ δd è il valore di progetto dell'angolo di attrito tra terreno e muro, cioè: δ d = tan ⎛ -----------⎞ ; ⎝ γ φ' ⎠ θ è l'angolo definito sotto nei punti da E.5 a E.7.

φ'd

Si raccomanda che la formula per stati di spinta passiva sia preferibilmente utilizzata nel caso di muro a parete verticale (ψ = 90°).

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E.5

Water table below retaining wall - Earth pressure coefficient. The following parameters apply: γ* is the γ unit weight of soil

(E.5)

kh tan θ = -----------− k v1+

(E.6)

Ewd = 0

(E.7)

where:

kh

is the horizontal seismic coefficient [see expression (7.1)].

Alternatively, use may be made of tables and graphs applicable for the static condition (gravity loads only) with the following modifications: denoting

kh tanθA = --------------1 + kv

(E.8)

and

kh tanθB = --------------1 – kv

(E.9)

the entire soil-wall system is rotated appropriately by the additional angle θA or θB. The acceleration of gravity is replaced by the following value:

g (1 + k v) gA = ------------------------cosθ A

(E.10)

or

g (1 – k v) gB = -----------------------cosθ B

E.6

(E.11)

Dynamically impervious soil below the water table - Earth pressure coefficient. The following parameters apply: γ* = γ − γw

(E.12)

γd kh tan θ = --------------- -----------γ – γ w 1− +k v

(E.13)

Ewd = 0

(E.14)

where:

E.7

γ

is the saturated (bulk) unit weight of soil;

γw

is the unit weight of water.

Dynamically (highly) pervious soil below the water table - Earth pressure coefficient. The following parameters apply: γ* = γ − γw

(E.15)

γd kh tan θ = --------------- -----------γ – γ w 1− +k v

(E.16)

7 2 Ewd = ------ k h ⋅ γ w ⋅ H ' 12

(E.17)

where: γd

is the dry unit weight of the soil;

H'

is the height of the water table from the base of the wall.

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E.5

Livello di falda al di sotto del muro di contenimento - Coefficiente di spinta del terreno. Si applicano i seguenti parametri: γ* è il peso specifico γ del terreno (E.5) kh tan θ = -----------1− +k v

(E.6)

Ewd = 0

(E.7)

dove: kh è il coefficiente sismico orizzontale [vedere l'espressione (7.1)]. In alternativa, si può far uso dei prospetti e dei grafici validi in condizioni statiche (presenza delle sole forze di gravità) con le seguenti modifiche: indicando con

kh tanθA = --------------1 + kv

(E.8)

e

kh tanθB = --------------1 – kv

(E.9)

si applica all'intero sistema terreno-muro un'appropriata rotazione addizionale data dagli angoli θA o θB. L'accelerazione di gravità è sostituita dai seguenti valori:

g (1 + k v) gA = ------------------------cosθ A

(E.10)

oppure

g (1 – k v) gB = -----------------------cosθ B

E.6

(E.11)

Terreno impermeabile in condizioni dinamiche al di sotto del livello di falda - Coefficiente di spinta del terreno. Si applicano i seguenti parametri: γ* = γ − γw (E.12) γd kh tan θ = --------------- -----------γ – γ w 1− +k v

(E.13)

Ewd = 0

(E.14)

dove: γ è il peso specifico del terreno saturo; γw è il peso specifico dell'acqua.

E.7

Terreno ad (elevata) permeabilità dinamica al di sotto del livello di falda - Coefficiente di spinta del terreno. Si applicano i seguenti parametri: γ* = γ − γw (E.15) kh γd tan θ = --------------- -----------γ – γ w 1− +k v

(E.16)

7 2 Ewd = ------ k h ⋅ γ w ⋅ H ' 12

(E.17)

dove: γd è il peso specifico del terreno secco; H' è l'altezza del livello di falda dalla base del muro. UNI EN 1998-5:2005

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E.8

Hydrodynamic pressure on the outer face of the wall. This pressure, q (z ), may be evaluated as: 7 q (z ) = ± --- k h ⋅ γ w ⋅ h ⋅ z 8

(E.18)

where:

E.9

kh

is the horizontal seismic coefficient with r = 1 [see expression (7.1)];

h

is the free water height;

z

is the vertical downward coordinate with the origin at the surface of water.

Force due to earth pressure for rigid structures For rigid structures which are completely restrained, so that an active state cannot develop in the soil, and for a vertical wall and horizontal backfill the dynamic force due to earth pressure increment may be taken as being equal to ΔP d = α ⋅ S ⋅ γ ⋅ H

2

(E.19)

where:

H

is the wall height.

The point of application may be taken at mid-height. figure

E.1

Convention for angles in formulae for calculating the earth pressure coefficient Key 1 2

Active Passive

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E.8

Pressione idrodinamica sulla parete esterna del muro. Tale pressione, q (z ), può essere valutata come: 7 q (z ) = ± --- k h ⋅ γ w ⋅ h ⋅ z 8

(E.18)

dove:

E.9

kh

è il coefficiente sismico orizzontale con r = 1 (vedere espressione 7.1);

h

è la quota del pelo libero dell'acqua;

z

è la coordinata verticale diretta verso il basso, con origine al pelo libero dell'acqua.

Forze causate dalla spinta del terreno per strutture rigide Nel caso di strutture rigide che sono completamente vincolate, in modo tale che non può svilupparsi nel terreno uno stato di spinta attiva, e per un muro verticale con terrapieno a superficie orizzontale, la forza dinamica dovuta all'incremento di spinta del terreno può essere preso uguale a: ΔP d = α ⋅ S ⋅ γ ⋅ H

2

(E.19)

dove:

H

è l'altezza del muro.

Il punto di applicazione può essere preso a metà dell'altezza. figura

E.1

Convenzione per gli angoli nelle formule per calcolare il coefficiente di spinta del terreno Legenda 1 Attiva 2 Passiva

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ANNEX (informative) F.1

F SEISMIC BEARING CAPACITY OF SHALLOW FOUNDATIONS

General expression. The stability against seismic bearing capacity failure of a shallow strip footing resting on the surface of homogeneous soil, may be checked with the following expression relating the soil strength, the design action effects (NEd, VEd, MEd) at the foundation level, and the inertia forces in the soil cT

cT

c' M

cM

( 1 – eF ) ( β V ) (1 – f F ) (γ M ) -------------------------------------------------------------- + --------------------------------------------------------------–1≤0 b d a k k' c k k' ( N ) [ ( 1 – mF ) – N ] ( N ) [ ( 1 – mF ) – N ]

(F.1)

where: γ Rd N Ed γ Rd V Ed γ Rd M Ed N = ------------------ , V = ------------------ , M = -----------------N max N max B N max

(F.2)

Nmax is the ultimate bearing capacity of the foundation under a vertical centered load, defined in F.2 and F.3; B

is the foundation width;

F

is the dimensionless soil inertia force defined in F.2 and F.3;

γRd

is the model partial factor (values for this parameter are given in F.6).

a, b, c, d, e, f, m, k, k', cT, cM, c'M, β, γ are numerical parameters depending on the type of soil, defined in F.4.

F.2

Purely cohesive soil. For purely cohesive soils or saturated cohesionless soils the ultimate bearing capacity under a vertical concentric load Nmax is given by c N max = ( π + 2 ) ------ B γM

(F.3)

where:

c

is the undrained shear strength of soil, cu, for cohesive soil, or the cyclic undrained shear strength, τcy,u, for cohesionless soils;

γM

is the partial factor for material properties (see 3.1 (3)).

The dimensionless soil inertia force F is given by ρ ⋅ ag ⋅ S ⋅ B F = -----------------------------c

(F.4)

where: ρ

is the unit mass of the soil;

ag

is the design ground acceleration on type A ground (ag = γI agR);

agR is the reference peak ground acceleration on type A ground; γI

is the importance factor;

S

is the soil factor defined in EN 1998-1:2004, 3.2.2.2.

The following constraints apply to the general bearing capacity expression 0