Progettazione sismica degli ancoranti:
Nuova regolamenazione Europea
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
1
Agenda
L’importanza del sismico
L’influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi
Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche
La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
2
Agenda
L’importanza del sismico
L’influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi
Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche
La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
3
I grandi terremoti in Europa non sono solo
riferimenti storici!
Distribuzione degli eventi sismici nel periodo 1976–2009:
Fonte: NEIC catalog
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
4
Considerando la sismicità europea, la maggior
parte dei paesi richiedono progettazione sismica
Richiesta progett. sismica
La mappa si basa su dati nazionali (per edifici ordinari e suolo di tipo A) e fornisce una prospettiva sulla rilevanza delle nuove
linee guida ETA nei diversi paesi. Per informazioni più precise consultare le normative nazionali.
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
5
In Italia, negli ultimi 15 anni, si sono verificati
diversi terremoti di magnitudo > 5
Data
Regione
Intensità
Vittime
1996-10
Reggio Emilia
5.4
2
1997-09
Umbria e Marche
6.1
11
1999-02
Messina
5.2
1
2001-07
Bolzano
5.2
4
2002-09
Palermo
5.6
3
2002-10
Molise
5.8
30
2003-09
Emilia Romagna
5.0
-
2004-11
Brescia
5.2
-
2006-10
Isole Lipari
5.6
-
2008-12
Cosenza
5.3
-
2009-04
Abruzzo
6.3
308
2012-01
Parma
5.4
-
2012-05
Emilia Romagna
6.0
27
2012-10
Pollino
5.0
1
I risultati di un terremoto: danni economici e perdita di vite umane
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
6
Circa 22 milioni di persone e oltre 5,5 milioni di
edifici sono ubicati in zone ad elevato rischio
sismico
Fonte: ANCE report Ottobre 2012
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
7
Agenda
L’importanza del sismico
L’influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi
Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche
La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
8
A causa delle azioni sismiche gli ancoraggi
possono trovarsi in zone fessurate del cls
• Quando si forma una fessura nel calcestruzzo vi è un’alta probabilità
che possa interagire con l’ancoraggio considerando:
-
Gli sforzi dovuti alla pre-tensione e al carico agente sull’ancorante
-
La concentrazione di sforzi causata dal foro di installazione
[Tests performed in Stuttgart confirm this theses]
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
9
La fessurazione nel cls influenza notevolmente
le prestazioni di un ancorante
• Quando una fessura intercetta l’ancorante, cambia il modo di
trasferimento del carico per via di una distribuzione non simmetrica
di carichi sull’ancorante.
Piano di rottura
Distribuzione delle tensioni in
calcestruzzo non fessurato
Distribuzione delle tensioni
in calcestruzzo fessurato
• Tale effetto è valutato attraverso il metodo di calcolo (coefficienti di
riduzione), tuttavia non tutti gli ancoranti sono idonei a lavorare in
presenza di calcestruzzo fessurato
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
10
Le azioni sismiche inducono condizioni ancor
più severe nel fissaggio
• Durante un terremoto un ancorante sarà soggetto a:
Taglio
Carichi ciclici
Trazione
Ampiezza fesure
Variazione delle fessure nel cls
� Test specifici devono essere condotti per accertare:
1) L’idoneità di un ancorante per azioni sismiche
2) La resistenza di progetto per trazione e taglio
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
11
Soltanto le strutture progettate sismicamente
così come tutti gli elementi interne ad esse
possono definirsi sicure
• La progettazione sismica dei collegamenti strutturali è fondamentale
per poter prevedere il comportamento della struttura.
• Gli ancoraggi sono spesso utilizzati in ambito non strutturale, la loro
corretta progettazione è fondamentale per ridurre gli effetti di un
sisma
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
12
Agenda
L’importanza del sismico
L’influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi
Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche
Codici di calcolo per ancoranti sottoposti ad azione sismica
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
13
Due programmi di prove sono definiti per
classificare le prestazioni di un ancorante in
zona sismica
• Ancoranti per applicazioni sismiche devono essere testati secondo
il nuovo ETAG001 Annex E e sono classificati:
Livello dei test sismici
Prestazione
sismica in
categoria C1
www.hilti.it
Prestazione
sismica in
categoria C2
Seminario tecnico | 2014
14
Prove per la categoria sismica C1: carico ciclico
in presenza di una fessura pari a 0,5 mm
• Le prove sono meno impegnative rispetto alla categoria sismica C2
Tension
Neq = 0.5 Nu,m,ref
Ni = 0.375 Nu,m,ref
Nm = 0.25 Nu,m,ref
Nu,m,ref = normalized
mean tension capacity
(C20/25, ∆w = 0.3 mm)
Shear
Veq = 0.5 Vu,m,ref
Vi = 0.375 Vu,m,ref
Vm = 0.25 Vu,m,ref
Vu,m,ref = normalized
mean shear capacity
(C20/25, ∆w = 0.8 mm)
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
15
Le prove per la categoria sismica C1 sono simili
alle prove relative alla certificazione sismica
negli Stati Uniti
Trazione
Taglio
Vs= 50%Vu
Ns = 50%Nu
Vi = 1/2(Vs-Vm)+Vm
Vm= 25%Vu
Ni = 1/2(Ns-Nm)+Nm
Nm = 25%Nu
cycles
100
10
30
100
30
cycles
10
Concrete strength: low
www.hilti.it
|
Crack width: �w = 0,5 mm
Seminario tecnico | 2014
16
Prove per la categoria sismica C2: carico ciclico
crescente in presenza di una fessura a 0,8 mm
• Test in fessure di cls da 0,8 mm con deformazioni rilevate
Trazione
Nmax � 0,75 � Nu,m,ref
www.hilti.it
Nu,m,ref = normalized
mean tension capacity
(C20/25, ∆w = 0.8 mm)
Taglio
Vmax � 0,85 � Vu,m,ref
Vu,m,ref = normalized
mean shear capacity
(C20/25, ∆w = 0.8 mm)
Seminario tecnico | 2014
17
Prove per la categoria sismica C2: variabilità
delle fessure in presenza di carico costante
• Le prove simulano meglio le reali condizioni che si hanno durante
un terremoto nel materiale base
Test a fessurazione variabile
Nw 1 � 0,4 � Nu,m,ref
Nw 2 � 0,5 � Nu,m,ref
Requires a highly
sophisticated test frame:
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
18
L’idoneità di un ancorante per zone sismiche è
chiaramente riportata nel documento ETA (CE)
• A seconda del tipo di prove, le prestazioni dell’ancorante saranno
relative alla categoria sismica C1, C2 o entrambe
ETA frontespizio*
ETA dati tecnici sismici
*in the some anchors
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
19
La prestazione sismica in categoria C2 è
richiesta per la maggior parte delle applicazioni
• Di seguito le raccomandazioni riportate nel documento EOTA TR045
Elementi non strutturali
Accelerazion
e sismica
Classe di
importanza
II o III
< 0.05g
0.05g to 0.1g
Classe di
importanza IV
Not seismic
C2
C1
> 0.1g
C2
Elementi strutturali
Accelerazion
e sismica
Classe di importanza II, III o IV
< 0.05g
Not seismic
0.05g to 0.1g
> 0.1g
C2
Building importance I for >0.05g requires C1 | Member states can chose to adopt different recommendations
Classe di importanza II o III
Edifici ordinari ed edifici di importanza in vista delle conseguenze associate a
un collasso (ad esempio scuole, sale di montaggio, istituzioni culturali)
Classe di importanza IV
Edifici la cui integrità è di vitale importanza per la protezione civile,
ad esempio ospedali, caserme dei pompieri, centrali elettriche, ecc
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
20
Soluzioni tecniche Hilti per ancoranti chimici e
meccanici per categoria sismica C1 e C2
HIT-HY 200 + HIT-Z ancorante chimico
Resina chimica a rapido indurimento .
Non è richiesta la pulizia del foro con le nuove
barre HIT-Z.
HST ancorante meccanico
Per applicazioni di carico medio-alte.
Idoneo per cls in zona tesa.
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
21
Soluzioni tecniche Hilti per ancoranti chimici e
meccanici per categoria sismica C1
completano il portafoglio prodotti
HIT-RE 500-SD + HIT-V ancorante chimico
Ancorante a lento indurimento.
Applicazioni per fori molto pofondi.
HUS ancorante a vite
Applicazioni di carico medio.
Ideali per applicazioni in serie.
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
22
Agenda
L’importanza del sismico
L’influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi
Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche
La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
23
Nuovo metodo di progettazione sismica degli
ancoranti
Carichi
Resistenza ancoranti
Carichi statici
Pre-qualificazione
Dati tecnici
Metodo di calcolo
Definizione carichi
www.hilti.it
ETAG 001
Carichi sismici
ETAG 001, Annex E
European Technical Approval: ETA
ETAG 001, Annex C
EOTA TR029
Eurocode 1,…
EOTA TR045
Eurocode 8
Seminario tecnico | 2014
24
Disposizioni generali per la progettazione
sismica degli ancoraggi secondo la nuova linea
guida EOTA TR045
• Limitata alle configurazioni di ancoraggio di ETAG allegato C e TR029.
• Non sono considerati I fissaggi distanziati.
• Solo per ancoranti certificati secondo ETAG Annex E
• Se il contributo sismico per la combinazione dei carichi di progetto è ≤
20% non è necessaria alcuna progettazione sismica. Tuttavia, è ancora
necessario un ancoraggio approvato sismico.
• Il calcestruzzo è fessurato fino a prova contraria.
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
25
Il metodo di calcolo considera 3 differenti
approcci progettuali: a) ignorando la duttilità
dell’ancoraggio
a1) Capacity Design
• Gli ancoraggi devono resistere al carico
corrispondente alla plasticizzazione dell’elemento
a2) Elastic design
• Gli ancoraggi devono resistere ai carichi derivanti
da una progettazione sismica elastica
− Elementi strutturali � fattore di strutura q = 1.0
− Elementi non strutturali � fattore di struttura qa
dipende dall’elemento non-strutturale
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
26
Il metodo di calcolo considera 3 differenti
approcci progettuali: b) considerando la
duttilità dell’ancoraggio
b) Ductile anchor
• Valido solo per la categoria sismica C2
• L’ancoraggio ha bisogno di rispettare un elenco di
requisiti per garantire la duttilità (e.g. allungamento
pari a 8d)
• Consigliata per elementi secondari e non strutturali,
potrebbe non essere adatto per strutture primarie
(possibilità di grandi spostamenti non recuperabili
dell’ancorante)
• Al fine di assicurare la rottura dell’acciaio posssono
essere necessari test aggiuntivi(confronto tra la
resistenza dell’acciaio e del calcestruzzo).
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
27
Il set dinamico Hilti raddoppia la resistenza a
taglio in condizioni sismiche
Il fattore gap considera il sovraccarico del taglio causato dall’impatto tra
la barra e la piastra in presenza dello spazio anulare non riempito
Resistenza a taglio da considerare::
• Riduzione del 50%
- senza riempimento dello spazio anulare
• Nessuna riduzione
- se lo spazio anulare è riempito
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
28
Verifica a carico combinato
• In mancanza di formule specifiche si utilizza la seguente espressione:
�N
�V �
VSd
� � 1.0
VRd,seis V
�N �
NSd
� � 1.0
NRd,seis N
NSd
VSd
�
�1
NRd,seis VRd,seis
1,0
�V
0,2
0,2
www.hilti.it
1,0
Seminario tecnico | 2014
29
La verifica allo stato limite di danno (SLD) può
essere richiesta per l’ancoraggio
• Nel caso in cui l’elemento deve mantenere la sua funzionalità dopo il
terremoto, gli spostamenti dell’ancoraggio devono essere calcolati
• Il progettista è responsabile della determinazione degli spostamenti
ammissibili.
• Possibile solo per ancoranti in categoria C2.
Se l’ancoraggio mostra spostamenti maggiori (trazione e taglio) di quelli
la resistenza di progetto deve essere ridotta del rapporto
ammissibili
degli spostamenti (ammissibili/calcolati).
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
30
Procedura per la progettazione sismica
Selezionare l’ancorante in base alla categoria sismica (C1 o C2)
Secondo l’accelerazione al suolo e la classe di importanza dell’Eedificio
Definizione dei carichi secondo normativa
Calcolo delle resistenze di progetto + carico combinato (TR045)
Considerato quanto riportato nell’ETA
Verifica, se richiesta allo stato limite di danno (SLD), degli spostamenti
ammissibili
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
31
Procedura per la progettazione sismica
Selezionare l’ancorante in base alla categoria sismica (C1 o C2)
Secondo l’accelerazione al suolo e la classe di importanza dell’Edificio
Definizione dei carichi secondo normativa
Calcolo delle resistenze di progetto + carico combinato (TR045)
Considerato quanto riportato nell’ETA
Verifica, se richiesta allo stato limite di danno (SLD), degli spostamenti
ammissibili
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
32
Grazie per l’attenzione.
www.hilti.it
Seminario tecnico | 2014
33