Valutazione ed Adeguamento Sismico di Edifici Esistenti Luigi Di Sarno Dipartimento di Ingegneria Università del Sannio, Benevento Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com L’edilizia esistente in Italia: Statistiche Distribuzione del patrimonio edilizio abitativo italiano per età al 1991. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com L’edilizia esistente in Italia: Eventi/Norme Passato Passato Prossimo/Presente Messina (1908) Futuro San Giuliano di Puglia (2002) Evoluzione della progettazione e/o protezione sismica degli edifici Edifici esistenti Adeguamento Analisi/Valutazione Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Valutazione & Adeguamento: Il processo logico Ø Conoscenza Valutazione üGeometria üCaratteristiche dei materiali üCondizioni di conservazione Ø Definizione delle prestazioni richieste ü Sismicità dell’area üDestinazione d’uso üLivello di protezione richiesto/accettato ØValutazione della struttura esistente üDefinizione del modello üAnalisi sismica üVerifica di sicurezza ØProgetto di adeguamento üScelta in relazione a vincoli e prestazioni richieste üDimensionamento dell’intervento ØValutazione della struttura adeguata Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Edifici Esistenti (Sezione 11) § 11.1 Generalità § 11.2 Valutazione della sicurezza ü Criteri di verifica: definizione degli S.L. ü Dati necessari: conoscenza della struttura ü Valutazione della sicurezza: azione sismica modello strutturale metodi di analisi verifiche di sicurezza § 11.3 Edifici in cemento armato ü Criteri per la scelta degli interventi ü Progetto dell’intervento ü Modelli di capacità per la valutazione (All. 11.A) üAll.11.A Valutazione delle rotazioni al collasso di elementi in c.a. ü Modelli di capacità per il rinforzo (All. 11.B) üAll.11.B Verifica di elementi in c.a. rinforzati con FRP § 11.4 Edifici in acciaio § 11.5 Edifici in muratura Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Valutazione della sicurezza § Valutare la sicurezza significa: ü Procedere quantitativamente a stabilire se un edificio è in grado di resistere alle azioni sismiche di progetto ü Estendere e impiegare efficacemente i metodi introdotti nel progetto di nuove strutture ü Tenere in debito conto l’esperienza pregressa sulle prestazioni sismiche di edifici simili realizzati in aree interessate da eventi sismici Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Dati necessari per la conoscenza della struttura § Le fonti di informazione ü Documenti di progetto ü Rilievo strutturale ü Prove in situ e in laboratorio § Tipologia del dato ü Definizione dell’organismo e verifica di regolarità ü Strutture di fondazione ü Categoria di suolo ü Geometria e dimensione della struttura portante ü Caratteristiche meccaniche delle parti strutturali ü Difetti nei particolari costruttivi e nei materiali ü Norme vigenti all’epoca del progetto ü Destinazione d’uso e categoria di importanza ü Eventuali danni subiti in precedenza e riparazioni effettuate Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Livelli di conoscenza § LC1 : Conoscenza Limitata § LC2 : Conoscenza Adeguata § LC3 : Conoscenza Accurata I parametri di classificazione includono: üGeometria: le caratteristiche geometriche degli elementi strutturali üMateriali: proprietà meccaniche dei materiali üDettagli costruttivi: quantità e disposizione delle armature, collegamenti, collegamenti fra elementi strutturali diversi, consistenza degli elementi non strutturali collaboranti Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Livelli di conoscenza § LC1 : Conoscenza Limitata üGeometria: la geometria è nota o in base ad un rilievo o in base ai disegni originali (da verificarsi in situ). Conoscenza idonea ad effettuare un’analisi lineare. üMateriali: non sono disponibili le caratteristiche meccaniche dei materiali (elaborati o certificati di prova). Valori usuali dell’epoca di costruzione convalidate da limitate prove in situ. üDettagli costruttivi: i dettagli non sono disponibili e devono essere ricavati sulla base di un progetto simulato. Verifica limitata in situ delle armature. Conoscenza idonea a verifiche locali di resistenza. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Livelli di conoscenza § LC2 : Conoscenza Adeguata üGeometria: la geometria è nota o in base ad un rilievo o in base ai disegni originali (da verificarsi in situ). Conoscenza idonea ad effettuare un’analisi lineare e non. üMateriali: sono disponibili le caratteristiche meccaniche dei materiali o da elaborati o da estese verifiche in situ. üDettagli costruttivi: i dettagli sono noti da una estesa verifica in situ oppure parzialmente noti da disegni costruttivi. Verifica limitata in situ delle armature. Conoscenza idonea a verifiche locali di resistenza o messa a punto di un modello non lineare. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Livelli di conoscenza § LC3 : Conoscenza Accurata üGeometria: la geometria è nota o in base ad un rilievo o in base ai disegni originali (da verificarsi in situ). Conoscenza idonea ad effettuare un’analisi lineare e non. üMateriali: sono disponibili le caratteristiche meccaniche dei materiali o da elaborati o da esaustive verifiche in situ. üDettagli costruttivi: i dettagli sono noti da una esaustiva verifica in situ oppure noti da disegni costruttivi. Verifica limitata in situ delle armature. Conoscenza idonea a verifiche locali di resistenza o messa a punto di un modello non lineare. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Livelli di conoscenza Livelli di rilievo e prove per edifici in c.a. RILIEVO (dettagli costruttivi) PROVE (sui materiali) Per ciascun tipo di elemento primario (trave, pilastro, ect.) VERIFICHE LIMITATE VERIFICHE ESTESE VERIFICHE ESAUSTIVE La quantità e la disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 15% degli elementi La quantità e la disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 35% degli elementi La quantità e la disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 50% degli elementi Tabella 11.3.b. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 1 provino di cls per piano dell’edificio 1 campione di armatura per piano dell’edificio 2 provini di cls per piano dell’edificio 2 campioni di armatura per piano dell’edificio 3 provini di cls per piano dell’edificio 3 campioni di armatura per piano dell’edificio Benevento, 30 Giugno 2005 Livelli di conoscenza Coefficienti di sicurezza LIVELLO DI CONOSCENZA CONGLOMERATO ACCIAIO LC1 1.25 γc (2.00) 1.15 γs (1.32) LC2 γc (1.60) γs (1.15) LC3 0.80 γc (1.30) 0.85 γs (0.98) γc = 1.60 γs = 1.15 Tabella 11.4. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Tipologie di prove per strutture in c.a. Informazione Richiesta Tipologie di prova disponibili Comportamento statico e resistenza elementi strutturali inflessi (solai & travi) • Prove di carico con misura delle deformazioni Resistenza del calcestruzzo • Carotaggi e microcarotaggi con prove di rottura a compressione • Metodi ultrasonici • Metodo sclerometrico e SONREB • Prove di pull-out Degrado del calcestruzzo • Prove per la determinazione della profondità di carbonatazione • Analisi chimiche Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Tipologie di prove per strutture in c.a. Informazione Richiesta Tipologie di prova disponibili Resistenza dell’acciaio per armature • Prelievo campioni di armatura con prova di rottura a trazione Individuazione delle armature • Saggi diretti • Rilievi pacometrici Degrado acciaio per armature • Prove di avanzamento della corrosione nelle barre Dimensioni e profondità fondazioni • Saggi diretti (scavi) • Rilievi georadar Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Interpretazione dei risultati delle prove su materiali e strutture § Carotaggi e microcarotaggi: üEstrazione in situ di carote Φ100 (o microcarote Φ60) da elementi in calcestruzzo. ü Prove di rottura a compressione in laboratorio ü Correlazioni tra la resistenza misurata sulla carota e la resistenza cubica a compressione: R mc ,1 = R car 1,1 ⋅ 2 0,83 (1,5 + d h) R mc ,2 = 2,5 R car (1,5 + d h) ,1 R mc ,3 = 0,83 ⋅ R 1car § N.B.: E’ una prova distruttiva: occorre stabilire con oculatezza il numero e la localizzazione dei prelievi Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Interpretazione dei risultati delle prove su materiali e strutture § Prove ultrasoniche: ü Misura della velocità di propagazione delle onde nei siti sede di carotaggio (e/o misura sulle carote estratte). ü Misurazione per propagazione diretta e/o indiretta ü Correlazione con i risultati dei carotaggi üCostruzione delle curva di correlazione velocitàresistenza Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Interpretazione dei risultati delle prove su materiali e strutture § Prove ultrasoniche: ü L’analisi viene completata con la misura della velocità di propagazione in altre parti della struttura, ottenendosi una informazione indiretta sui valori e sulla omogeneità della distribuzione delle resistenze del calcestruzzo nella struttura. ü Determinazione del modulo elastico a partire dalla velocità: E c ,din = v 2 (1 + ν ) ⋅ (1 − 2ν ) ⋅ρ⋅ ≅ 2.133 ⋅ 10 − 3 v 2 (1 − ν ) E c ,stat = 0.80 ⋅ E c ,din [N / mm ] 2 v in m / s Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Interpretazione dei risultati delle prove su materiali e strutture § Prove ultrasoniche: ü Tabella con valori indicativi di correlazione velocitaresistenza. § N.B.: E’ una prova non distruttiva distruttiva Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Interpretazione dei risultati delle prove su materiali e strutture § Prove per la caratterizzazione dell’acciaio: ü Prelievo di campioni di barre di armatura da elementi strutturali significativi (preferibilmente in zone poco sollecitate); ü Prove di trazione (in laboratorio) con determinazione diretta della resistenza a trazione dell’acciaio e dell’allungamento a rottura; ü Prova di tipo distruttivo: è necessario l’immediato ripristino delle armature prelevate mediante saldatura di nuovi monconi di armatura alle armature esistenti nelle zone di prelievo; ü In genere I valori della resistenza a trazione sono poco dispersi per ciascuna tipologia di acciaio. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Esempi di analisi di Vulnerabilità Sismica Ø Gli studi disponibili sono principalmente mirati alla valutazione della vulnerabilità sismica di gruppi di edifici con metodi qualitativi o semiquantitativi Ø Sempre maggiore la necessità di analizzare il singolo edificio eventualmente di importanza strategica Ø Necessità di mettere a punto una metodologia per l’edificio possibilità di fare riferimento alla nuova normativa sismica Ordinanza 3274 del 2003 e successive modifiche ed integrazioni Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Esempi di applicazione dell’analisi su due casi reali Edificio A Carpenterie tipo Edificio B Progetto non disponibile Progetto disponibile Ø Prove sui materiali Ø Saggi a campione per confermare il progetto Ø Geometria Regolare Ø Progetto in base alle normative dell’epoca Ø Prove sui materiali Ø Saggi a campione per confermare il progetto svolto Ø Struttura Irregolare Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Geometrici Dati Struttura Stato Conservazione Materiali Meccanici Disponibilità Progetto Originario NO Progetto Simulato SI Gravitazionali Valutazione Carichi Sismici Semplificato Analisi Limite Dettagliato Resistenza Ultima Definizione Modello Strutturale Elastica Statica Analisi Normative Modale Spettrale Inelastica Statica Resistenza/Deformazione Ultima Valutazione Grado Vulnerabilità SI Adeguamento Sismico? Progetto Adeguamento NO Sicurezza Statica Verificata Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Conoscenza: Definizione della Geometria Edificio A Carpenteria tipo Pareti in c.a. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Conoscenza: Definizione della Geometria Edificio A Dettagli costruttivi Nodo Trave-Colonna Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Conoscenza: Definizione della Geometria Edificio B Carpenteria tipo Copertura Altre Strutture Collegate Livelli Esterni Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Conoscenza: Definizione della Geometria Edificio B Dettagli Costruttivi Pilastri d’angolo Tipo barre/staffe Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Resistenze Materiali: Calcestruzzo Metodo SONREB Carotaggio Sclerometro Superficie appoggio Ultrasuoni Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Resistenze Materiali: Acciaio Estrazione barre Elementi di Fondazione Caratterizzazione geometrica tipo barre Prove di caratterizzazione meccanica: • Resistenza a trazione • Allungamento • Prove di piegamento Successivo Ripristino Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Saggi e valutazione del degrado e della resistenza del calcestruzzo caratterizzazione dell’acciaio staffatura nodi e pilastri tipo carbonatazione: risultati Edificio A Edificio A Edificio B Edificio A Carote Rmc Rmc Edificio B Rmc,3 SONREB CAROTE 247.56 198.75 207 Scarto quadratico (kg/cm2) 63.68 32.76 34 COV (%) 16.48 16.43 Valore medio (kg/cm2) 25.72 Conoscenza Accurata CAROTE Conoscenza Limitata Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Resistenze Materiali: Calcestruzzo Metodo SONREB R c,1 = 7.695 ⋅ 10 − 10 ⋅I 1.40 m Carotaggio ⋅V 2.60 m R mc ,1 R car 1,1 ⋅ 2 = 0,83 (1,5 + d h) R car (1,5 + d h) 1.85 R c,2 = 0.0286 ⋅ I1.246 ⋅ V m m R mc ,2 = 2,5 2.446 R c,3 = 1.2 ⋅ 10 −9 ⋅ I1.058 V ⋅ m m ,1 R mc ,3 = 0,83 ⋅ R 1car Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Analisi dei Carichi • • Carichi verticali (gravitazionali) Carichi orizzontali (sismici) Carichi (verticali) unitari Analisi dei carichi Analisi dei carichi Solaio tipo di calpestio H = 20 cm (16+4) Progettista h b g [cm] [cm] [kg/mc] [kg/mq] [kg/mq] Pesi propri soletta 4 100 2500 100 pignatte 16 40 800 64 travetti 16 10 2500 80 TOTALE 244 300 Permanenti intonaco 2 100 1800 36 massetto 4 100 2400 96 pavimento 3 100 2700 80 incidenza tramezzi 100 TOTALE 312 200 Accidentali TOTALE 300 300 TOTALE COMPLESSIVO 856 ü ü ü ü ü soletta intonaco scalini pavimento 800 Scala H = 20 cm (soletta piena) Progettista h b g [cm] [cm] [kg/mc] [kg/mq] [kg/mq] Pesi propri 20 100 2500 500 TOTALE 500 320 Permanenti 2 100 1800 36 180 3 100 2700 81 TOTALE 297 250 Accidentali TOTALE 400 400 TOTALE COMPLESSIVO 1190 Piano tipo Piano copertura Scale Sbalzi Incidenza Tompagni Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 970 Carichi orizzontali (azione sismica) Øtipo di suolo C Øcoefficiente di importanza γ=1.20 Øevento con periodo di ritorno 475 anni (probabilità di superamento in 50 anni del 10%) ØEdificio A in zona di prima categoria accelerazione al suolo pari a 0.35g ØEdificio B in zona di seconda categoria accelerazione al suolo pari a 0.25g Øaccelerazione effettiva nei comuni indicata dalla mappatura sismica redatta dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) è minore di circa il 20% in entrambi i casi (Edificio A 0.29g e Edificio B 0.21g) Øaccelerazioni amplificate per 1.5 considerando la verifica allo stato limite di collasso (L’edificio può sostenere danni di grave entità, anche dal punto di vista strutturale, conservando però la capacità di sopportare i carichi verticali) Ø valutazione del periodo fondamentale di vibrazione con la relazione normativa semplificata in funzione dell’altezza e della tipologia strutturale Øperiodo è pari a 0.38s (Edificio A) e 0.43s (Edificio B) e quindi l’accelerazione è quella corrispondente al tratto orizzontale dello spettro normativo Fh = Sd (T1) ⋅W ⋅l Taglio sismico 2.5 S d (T) = a g ⋅ S ⋅ q α fattore di q = 4.50 u k Dk R struttura α1 αu/α1=1.3 kD=0.8 kR=0.7 Spettro di accelerazioni normalizzato 3.00 2.50 2.00 ξ = 5.0 % 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 Periodo (secondi) PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 4.00 5.00 Benevento, 30 Giugno 2005 Valutazione dell’azione sismica § Definizione dello spettro di progetto ü SL-DL: corrisponde allo spettro elastico ridotto per 2.5 ü SL-DS: corrisponde allo spettro elastico ü SL-CO: corrisponde allo spettro elastico amplificato per 2.5 Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Valutazione dell’azione sismica § Azione sismica ü Per gli SL di Danno Severo e Danno Limitato l’azione sismica da adottare per la valutazione è quella per gli edifici nuovi ü Le azioni per lo SL di Collasso si ottengono amplificando per 1.5 i valori indicati per lo SL di Danno Severo Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Analisi normativa (statica lineare) • Valutazione sicurezza statica (carichi verticali) • Valutazione vulnerabilità sismica (carichi orizzontali) Tagli sismici alla base Coefficiente Sismico Taglio alla base (t) Corpo I Peso Sismico (t) 1121.14 0.40 448.46 Corpo II 1269.94 0.40 507.98 Edificio Edificio A Peso Sismico [t] Coefficiente Sismico [-] Taglio alla base [t] 495.39 0.195=1.2x0.191x0.85 96.41 Edificio B Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Modellazione della struttura üSi applicano i criteri e le indicazioni fornite per gli edifici nuovi; ü Il modello della struttura deve rappresentare in modo adeguato la distribuzione di massa e rigidezza effettiva, considerando laddove appropriato, il contributo degli elementi non strutturali; ü Il modello sarà costituito da elementi resistenti piai a telaio o a parete connessi da diaframmi orizzontali; üAmmettendo l’ipotesi di impalcato infinitamente rigido e riducendo a tre gradi di libertà per ciascun livello. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Metodi di calcolo e di verifica üGli effetti dell’azione sismica, da combinare con gli altri carichi permanenti e variabili, possono essere valutati con i seguenti metodi di analisi: - Analisi lineare statica equivalente; - Analisi (lineare) dinamica modale; - Analisi non lineare statica (pushover); - Analisi non lineare al passo (dinamica non lineare con accelerogrammi). ü Il metodo di verifica è quello semi-probabilistico agli stati limite. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Gli stati limite per le strutture esistenti in c.a. § Stato limite di Danno Limitato (DL) üL’edificio è affetto da danni di lieve entità üLa rigidezza e la resistenza non sono compromesse üNon sono necessari interventi sulle parti strutturali üSono presenti fessurazioni diffuse sulle parti non strutturali che richiedono interventi di modesto impegno economico Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Gli stati limite per le strutture esistenti in c.a. § Stato limite di Danno Severo (DS) üL’edificio è danneggiato üGli elementi non strutturali presentano danni, ma i tramezzi e le tamponature non sono espulsi üLa presenza di significative deformazioni rendono non economica la riparazione üL’azione sismica corrisponde a quella di progetto degli edifici di nuova costruzione Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Gli stati limite per le strutture esistenti in c.a. § Stato limite di Collasso (CO) üL’edificio è estremamente danneggiato üLa rigidezza e la resistenza residue sono appena in grado di fronteggiare le azioni verticali üGli elementi non strutturali sono distrutti üE’ presente un elevato fuori piombo ü Non è in grado di sopportare azioni orizzontali, anche limitate üL’azione sismica è amplificata del 50% rispetto alla condizione di progetto degli edifici di nuova costruzione Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri di verifica § Il criterio di verifica dipende dal tipo di risposta strutturale: - Risposta fragile - Risposta duttile ü Nel caso di risposta fragile la capacità sismica viene definita e quantificata in termini di deformazioni. ü Nel caso di risposta duttile la capacità sismica viene definita e quantificata in termini di resistenza. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri di verifica § Stato limite di Danno Limitato (DL) üGli effetti sono da determinare utilizzando l’azione sismica prevista per SL. üElementi duttili: le capacità sono riferite alla resistenza a snervamento üElementi fragili: le capacità sono riferite ad un limite elastico üElementi non strutturali: la capacità è quella corrispondente ad una loro fessurazione diffusa per effetto degli effetti di interpiano Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri di verifica § Stato limite di Danno Limitato (DS) üGli effetti sono da determinare utilizzando l’azione sismica prevista per lo SL. Per elementi duttili derivano dall’analisi strutturale, per elementi fragili possono essere modificati üElementi duttili: le capacità sono definite in termini di deformazioni di danno (frazione della deformazione ultima) üElementi fragili: le capacità sono definite in termini di resistenze ultime Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri di verifica § Stato limite di Collasso (CO) üGli effetti sono da determinare utilizzando l’azione sismica prevista per lo SL. Per elementi duttili derivano dall’analisi strutturale, per elementi fragili possono essere modificati üElementi duttili: le capacità sono definite in termini di deformazioni ultime üElementi fragili: le capacità sono definite in termini di resistenze ultime Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Analisi normativa (statica lineare) Sicurezza Statica secondo D.M. 96 (stati limite ultimi) Edificio A Edificio B Direzione Y Direzione X Edificio Mu/Md Vu/Vd Mu/Md Vu/Vd Corpo I 14.11 19.43 1.11 1.90 Corpo II 1.70 2.94 9.52 23.82 Minimi F.S. I° impalcato II° impalcato III° impalcato Direzione X Travi Pilastri Vu/Vsd Mu/Msd Vu/Vsd Mu/Msd 1.05 1.46 11.11 4.58 1.04 1.65 5.63 2.82 1.54 2.32 4.62 1.62 Coefficienti di sicurezza per azioni flettenti (carichi verticali - pilastri). Direzione Y Direzione Y Direzione X Edificio Mu/Md Vu/Vd Mu/Md Vu/Vd Corpo I 2.45 4.99 0.36 0.60 Corpo II 8.22 5.16 1.04 1.70 Minimi F.S. I° impalcato II° impalcato III° impalcato Travi Vu/Vsd Mu/Msd 1.05 1.91 1.04 1.86 1.53 2.04 Pilastri Vu/Vsd Mu/Msd 11.01 4.47 5.69 2.81 4.71 2.14 Coefficienti di sicurezza per azioni flettenti (carichi verticali - travi). Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Analisi normativa (statica lineare) Vulnerabilità Sismica Edificio A Edificio B Direzione Y Direzione X Edificio Mu/Md Vu/Vd Mu/Md Vu/Vd Corpo I 0.16 0.99 0.12 0.69 Corpo II 0.31 0.84 0.59 1.34 Coefficienti di sicurezza per azioni flettenti (carichi orizzontali - pilastri). Edificio Mu/Md •Per i pilastri i rapporti minimi per Mu/Msd sono pari a circa 0.40 e quelli Vu/Vsd sono in genere minori di 0.90; Direzione Y Direzione X Vu/Vd Mu/Md Vu/Vd 0.60 0.67 Corpo I 0.24 0.41 0.36 Corpo II 0.24 0.41 0.46 Si sono riscontrate insufficienze di resistenza flessionali e taglianti sia nelle travi che nei pilastri. In particolare: •Per le travi, si hanno rapporti Mu/Msd di circa 0.50 e Vu/Vsd di circa 0.80. Coefficienti di sicurezza per azioni flettenti (carichi orizzontali - travi). Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Analisi Meccanismi di Collasso (Analisi Inelastica) Tb, piano Tb,globale = M ∑ = c, i h1 ∑ (Mc,i + Mb,j (H ) ∑ ) ∑ (H ) i 2 i Meccanismo Locale Meccanismo Globale Direzione Direzione Direzione Direzione X Y X Y 0.51 0.50 0.42 0.54 Edificio A (0.61) (0.60) (0.51) (0.64) 0.60 0.67 0.49 0.56 Edificio B (0.71) (0.79) (0.58) (0.66) si attivano sempre meccanismi globali Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Analisi Statica non Lineare modello con formazione di cerniere plastiche nelle travi e nei pilastri Ipotesi alla base della procedura: i nodi non arrivano a rottura verificare la resistenza o prevedere la necessità di interventi gli elementi strutturali non presentano crisi per taglio prima che per flessione verificare la resistenza a taglio o prevedere interventi di rinforzo a taglio i dettagli costruttivi non comportano crisi locali (ancoraggi) gli effetti del comportamento tridimensionale sono trascurabili (altrimenti è necessario procedere ad una push-over con calcolo non lineare spaziale) Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Analisi Statica non Lineare Esecuzione dell’analisi Ipotesi alla base della procedura: 1. Determinazione di un legame forza-spostamento tra la risultante delle forze applicate, Taglio alla base Fb e lo spostamento dc di un punto di controllo usualmente scelto come il baricentro dell’ultimo impalcato; 2. Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un grado di libertà equivalente a comportamento bi-lineare; 3. Determinazione della risposta massima in spostamento di tale sistema con utilizzo di spettri di risposta di progetto; 4. Conversione dello spostamento del sistema equivalente nella configurazione deformata effettiva dell’edificio e verifica della compatibilità degli spostamenti per gli elementi/meccanismi duttili e delle resistenze per gli elementi/meccanismi fragili. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com si deve procedere alla verifica di tutti gli STATI LIMITE SISMICI Stato Limite Danno Leggero Danno Severo Collasso Stato Acc. Limitazioni Struttura progetto agibile ag /2.5 conviene demolire ag non resiste 1.5ag a replica Periodo Prob. superam. ritorno in 50 anni in anni δ/h<0.005 50% 72 θ<0.75θu 10% 475 θ<θu 2% 975 Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com analisi statica non-lineare Distribuzione cerniere plastiche condizione ultima direzione Y: Edificio B. Relazione taglio alla base-spostamento in testa le curve si fermano quando la prima cerniera raggiunge la capacità rotazionale 500 Y+ Y- meccanismo Y 80 meccanismo X meccanismo Y Y 300 X meccanismo X 200 Forza (kg) Forza (t) 400 20 0 0 5 10 Spostamento (cm) 15 X+ 40 100 0 X- 60 20 0 Edificio A 5 10 Spostamento (cm) 15 20 Edificio B Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com duttilità globale della struttura duttilità locale della struttura rotazione plastica disponibile 0.2 max(0.01;ω') LV a θu = a st (1 − 0.38 a cyc ) ⋅ 1 + sl ⋅ (1-0.37a wall ) ⋅ ( 0.3ν ) ⋅ fc ⋅ 1.7 max(0.01;ω) h formula corretta θu = max(0,01; ω' ) 1 0,016⋅ (0,3ν ) fc γ el max ( 0 , 01 ; ) ω 0.225 LV h 0,35 0.425 f yw α ρsx fc ⋅ 25 ( ⋅ 1.45100 ρd f αρsx yw fc 25 (1,25100ρd ) Parametri fondamentali Ø ν= sforzo normale adimensionalizzato Ø ω e ω’ = percentuale meccanica dell’armatura longitudinale in trazione e compressione Ø fc = fcd = resistenza a compressione del calcestruzzo; Ø Lv = Msd/Vsd = lunghezza a taglio di travi e colonne; Ø h = altezza utile della sezione trasversale Ø fyw = fyd= tensione di snervamento dell’acciaio delle staffe; Ø ρsx = percentuale di armatura trasversale Ø α = fattore di efficienza del confinamento Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com ) Push over relazione forza F * - spostamento d* del sistema equivalente a un grado di libertà F* e d* sono legati, in campo elastico, alle corrispondenti grandezze dell’edificio d* F = Fb Γ * m* F* F*y d* = d c Γ Γ= ∑ miΦ i ∑ m i Φ i2 m* T = 2π * k * F* “coefficiente di partecipazione” periodo del sistema equivalente d*y d* Φ sono i modi di vibrazione m* = ∑ m i Φ i condizione di snervamento Fy* = Fbu / Γ Fbu è la resistenza massima dell’edificio d *y = Fy* k * k* è la rigidezza secante del sistema equivalente ottenuta dall’eguaglianza delle aree Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com + - X X + - Y Y 2 m* [kg s /cm] 1121 817 Γ 1.02 1.27 F* [kg] 263870 295376 k* [kg /cm] 131935 59914 T* [s] 0.58 0.73 Sde [cm] 10.14 12.78 d*max [cm] 17.22 14.44 d*max / Sde 1.70 1.13 d*max/Sde=rapporto tra spostamento disponibile e richiesto maggiore di 1 Edificio verificato in condizioni di collasso + - X X 2 + - Y Y m* [kg s /cm] 347 352 Γ 1.25 1.25 F* [kg] 49634 47878 59822 56038 k* [kg /cm] 32569 30818 45898 42525 T* [s] 0.65 0.67 0.55 0.57 Sde [cm] 11.34 11.99 9.62 9.98 d*max [cm] 12.17 15.16 12.16 11.61 d*max / Sde 1.07 1.26 1.26 1.16 Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 400 stato limite di danno severo θ≤3/4θu stato limite di danno leggero δ/h=0.005 stato limite di collasso θ≤θu Forza (t) 300 200 100 0 0 dmax,1 5 dmax,2 10 15 dmax,2 20 Spostamento (cm) danno leggero danno severo collasso dmax,1*/Sde=1.44 dmax,2*/Sde=1.34 dmax,3*/Sde=1.70 Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sintesi delle fasi dell’Analisi Statica non Lineare - Individuazione dello stato di fatto delle armature e delle caratteristiche dei materiali - Valutazione della resistenza degli elementi (nodo, travi e pilastri) - Valutazione della capacità rotazionale - Calcolo non lineare della struttura - Definizione delle verifiche dei diversi stati limite di danno - Coefficienti di sicurezza dei diversi stati limite di danno Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri per la scelta dell’intervento 11.2.7.1. Indicazioni generali La scelta del tipo, della tecnica, dell’entità e dell’urgenza dell’intervento dipende dai risultati della precedente fase di valutazione, tenendo conto dei seguenti aspetti: ü Errori grossolani devono essere eliminati; ü Nel caso di edifici fortemente irregolari (in termini di resistenza e/o rigidezza) l’intervento deve mirare a correggere tale sfavorevole situazione; ü Una maggiore regolarità può essere ottenuta tramite il rinforzo di un ridotto numero di elementi o con l’insediamento di elementi aggiuntivi; ü Sono sempre opportuni interventi volti a milgiorare la duttilità locale; ü E’ necessario verificare che l’introduzione di rinforzi locali non riduca la duttilità della struttura; Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri per la scelta dell’intervento 11.2.7.2. Tipi di intervento L’intervento può appartenere a una delle seguenti categorie generali o a particolari combinazioni di esse: ü Rinforzo o ricostruzoine di tutti o parte degli elementi; ü Modifica dell’organismo strutturale: aggiunta di nuovi elementi resistenti come ad esempio pareti in c.a.; pareti di controvento in acciaio; ü Modifica dell’organismo strutturale: saldatura tra corpi di fabbrica, disposizione di materiali atti ad attenuare gli urti in giunti inadeguati o ampliamento dei medesimi, eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili, eliminazione di eventuali piani ‘deboli’; ü Introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di resistere per intero all’azione sismica di progetto; Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri per la scelta dell’intervento 11.2.7.2. Tipi di intervento (continua) ü Eventuale trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali, ad esempio incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio; ü Introduzione di una protezione passiva mediante strutture di controventamento dissipative e/o isolamento alla base; ü Riduzione delle masse; ü Limitazione a cambiamento della destinazione d’uso dell’edificio ü Demolizione parziale o totale. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Criteri per la scelta dell’intervento 11.2.7.2. Tipi di intervento (continua) ü Eventuale trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali, ad esempio incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio; ü Introduzione di una protezione passiva mediante strutture di controventamento dissipative e/o isolamento alla base; ü Riduzione delle masse; ü Limitazione a cambiamento della destinazione d’uso dell’edificio ü Demolizione parziale o totale. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Progetto dell’intervento Il progetto dell’intervento deve comprendere: ü Scelta motivata del tipo di intervento; ü Scelta delle tecniche e dei materiali; ü Dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali aggiuntivi; ü Analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura postintervento, in accordo ai criteri di cui ai punti 11.2.5.4 e 11.2.5.5 ü Le verifiche della struttura post-intervento saranno eseguite in generale in accordo al punto 11.2.6, per gli elementi esistenti, modificati e nuovi. Per gli elementi esistenti, riparati o rinforzati in accordo con quanto indicato ai punti susccessivi, per gli elementi di nuova costruzione in accordo con le prescrizioni valide per tali strutture. Per i materiali nuovi o aggiunti si impiegheranno I valori di calcolo, senza applicare i FC; üNel caso in cui l’intervento consista in un isolamento alla base si seguiranno, sia per l’analisi che per le verifiche, le prescrizioni di cui al capitolo 10. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Strategie per Riabilitazione Strutturale Strategie Convenzionali Interventi Locali Interventi Globali Strategie non Convenzionali Isolamento Sismico Smorzament o Aggiuntivo Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Globale Locale Materiale(i) Sezioni Elementi Collegamenti Sistema Locale Globale Legame gerarchico tra caratteristiche strutturali. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento + Smorzamento (legato dinamica delle strutture) Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Intervento Locale Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Interventi Locali verso Interventi Globali Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Intervento Globale Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Interventi Locali verso Interventi Globali Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento STRATEGIE PER RIABILITAZIONE SISMICA STRATEGIE CONVENZIONALI INTERVENTI LOCALI RIPARAZIONE SEZIONE STRATEGIE NON CONVENZIONALI INTERVENTI GLOBALI ISOLAMENTO SISMICO SMORZAMENTO SUPPLEMENTARE RIMUOVERE IRREGOLARITÀ SMORZAMENTO ISTERETICO RIMUOVERE DISCONTINUITÀ SMORZAMENTO ATTRITIVO SOSTITUZIONE MATERIALE BASE/APPORTO RINFORZO GLOBALE RIPARAZIONE/SOSTITUZIONE COLLEGAMENTI RIPARAZIONE/SOSTITUZIONE MEMBRATURA IRRIGIDIMENTO GLOBALE SMORZAMENTO VISCO-ELASTICO ALTRI TIPI DI SMORZAMENTO RIDUZIONE DELLA MASSA COLLEGAMENTI TRAVE-COLONNA TRAVI COLLEGAMENTI COLONNE CONTROVENTI CONTROVENTI COLLEGAMENTI LINKS COLLEGAMENTI BASE-COLONNA ALTRI COLLEGAMENTI Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di isolamento sismico Struttura fissa a base Struttura isolata alla base Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di isolamento sismico Comportamento sismiche strutture isolate sotto azioni Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di isolamento sismico Le strutture isolate hanno due vantaggi rispetto alle corrispondenti strutture a base fissa: • Allungamento periodo fondamentale; • Incremento dello smorzamento strutturale 1,00 Accelerazione Spettrale (in g) Incremento 0,80 Periodo Fondamentale 0,60 η= A ξ=5% 0,40 10 ≥ 0.55 5 + ξis ξ=20% 0,20 B Incremento Smorzamento 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 C 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 Periodo (sec) Tipo di azione sismica Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di isolamento sismico HDRB LRB FPB Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di isolamento sismico TIPO ISOLATORE ELASTOMERICO VANTAGGI • Basse accelerazioni di piano. • Costo ridotto. GOMMA AD ALTO SMORZAMENTO • Moderate accelerazioni di piano. • Resistenza al carico di servizio. • Moderato-alto smozamento. GOMMA CON PIOLO IN PIOMBO • Moderate accelerazioni di piano. • Ampia scelta per rigidezza e smorzamento. • Resistenza al carico di servizio. • Elevato smorzamento. • Momenti P-∆ alla base e sommità. A SCORRIMENTO SU SUPERFICIE PIATTA A SCORRIMENTO SU SUPERFICIE CURVA • • • • Resistenza al carico di servizio. Moderato-alto smozamento. Momenti P-∆ alla base e sommità. Riduzione della risposta torsionale. SVANTAGGI • Spostamenti alti. • Basso smorzamento. • Scarsa resistenza al carico di servizio. • Momenti P-∆ alla base e sommità. • Rigidezza e smorzamaneto dipendente dale deformazioni. • Analisi complessa. • Limitata scelta di rigidezza e smorzamento. • Momenti P-∆ alla base e sommità. • Momenti P-∆ alla base e sommità. • Elevate accelerazioni di piano. • Proprietà funzione della pressione e velocità. • Assenza di forze di recupero. • Elevate accelerazioni di piano. • Proprietà funzione della pressione e velocità. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Vibration Control Systems Passive Energy Dissipation Systems Active Control Systems Hybrid Control Systems Semi-Active Control Systems Metallic Yield Dampers Optimal Control Systems Hybrid Mass Dampers Variable-Orifice Dampers Friction Dampers Stochastic Control Systems Hybrid Base Isolation Systems Variable-Friction Dampers Visco-Elastic Dampers Adaptive Control Systems Controllable Tuned Liquid Dampers Viscous-Fluid Dampers Intellingent Control Systems Controllable-Fluid Dampers Tuned Liquid Dampers Sliding Control Systems Semi-Active Impact Dampers Base Isolation Systems Robust Control Systems Semi-Active Control Algorithms Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Sistema ADAS Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Sistema TADAS Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Sistema ad attrito Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Sistema visco-elastico Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento Sistema con leghe a memoria di forma Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sistemi di incremento di smorzamento 25 10 20 20 15 15 5 10 Force (kN) Force (kN) 0 Force (kN) 10 5 0 5 0 -5 -5 -10 -5 -10 -15 -15 -20 -10 -20 -8 -6 -4 -2 0 2 4 Displacement (mm) Sistema ricentrante 6 8 -25 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 Displacement (mm) Sistema dissipativo -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 Displacement (mm) Sistema ibrido Sistema con leghe a memoria di forma Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 8 Sistemi di incremento di smorzamento Controventi buckling restrained Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Strategie di Intervento Allo stato esistono diversi sistemi di protezione delle strutture da vibrazioni naturali (vento e sisma). Tra questi quelli più diffusi sono i sistemi di protezione passiva che comprendono: sistemi di isolamento sismico e sistemi con incremento di smorzamento. La scelta di un sistema di protezione sismica in genere non univoca; essa deve essere basata sui seguenti aspetti: • Efficienza; • Compattezza; • Peso; • Costo iniziale e di manutenzione; • Sicurezza ed affidabilità del sistema. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.1. Identificazione della geometria, dei dettagli costruttivi e dei materiali 11.3.2. Modelli di capacità per la valutazione 11.3.2.1. Travi, pilastri e pareti: flessione con e senza sforzo normale ● SL di CO ● SL di DS ● SL di DL 11.3.2.2. Travi e pilastri: taglio 11.3.3. Modelli di capacità per il rinforzo 11.3.3.1. Incamiciatura in c.a. 11.3.3.2. Incamiciatura in acciaio ● Aumento della resistenza a taglio ● Azione di confinamento ● Miglioramento della giunzione per aderenza 11.3.3.3. Placcatura e fasciatura in materiali fibrorinforzati (FRP) Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.1. Identificazione della geometria, dei dettagli costruttivi e dei materiali 11.3.2. Modelli di capacità per la valutazione 11.3.2.1. Travi, pilastri e pareti: flessione con e senza sforzo normale ● SL di CO ● SL di DS ● SL di DL 11.3.2.2. Travi e pilastri: taglio 11.3.3. Modelli di capacità per il rinforzo 11.3.3.1. Incamiciatura in c.a. 11.3.3.2. Incamiciatura in acciaio ● Aumento della resistenza a taglio ● Azione di confinamento ● Miglioramento della giunzione per aderenza 11.3.3.3. Placcatura e fasciatura in materiali fibrorinforzati (FRP) Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.1. Identificazione della geometria, dei dettagli costruttivi e dei materiali Per l’identificazione della geometria, i dati raccolti devono includere i seguenti: a) b) c) d) e) Identificazione del sistema resistente laterale in entrambe le direzioni; Tessitura dei solai; Dimensioni geometriche di travi, pilastri e pareti; Larghezza delle ali di travi a T; Possibili eccentricità fra travi e pilastri e nodi; Per l’identificazione dei dettagli costruttivi, i dati raccolti devono includere I seguenti: a) Quantità di armatura longitudinale in travi, pilastri e pareti; b) Quantità e dettagli di armatura trasversale nelle zone critiche e nei nodi travepilastro; c) Quantità di armatura longitudinale nei solai che contribuisce al momento negativo di travi a T; d) Lunghezze di appoggio e condizioni di vincolo degli elementi orizzontali; e) Spessore del copriferro; Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.1. Identificazione della geometria, dei dettagli costruttivi e dei materiali (continua) Per l’identificazione dei materiali, i dati raccolti devono includere i seguenti: a) Resistenza del calcestruzzo; b) Resistenza a snervamento, di rottura e deformazione ultima dell’acciaio. 11.3.2. Modelli di capacità per la valutazione Gli elementi ed i meccanismi resistenti sono classificati in: Ø Duttili: travi, pilastri e pareti inflesse con e senza sforzo normale; Ø Fragili: meccanismi di taglio in travi, pilastri e pareti ed I nodi. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.2. Modelli di capacità per la valutazione 11.3.2.1. Travi, pilastri e pareti: flessione con e senza sforzo normale La capacità deformativa è definita con riferimento alla rotazione (rotazione rispetto alla corda) θ della sezione d’estremità rispetto alla congiungente quest’ultima con la sezione di momento nullo a distanza pari alla luce di taglio Lv=M/V. Tale rotazione è anche pari allo spostamento relativo delle due sezioni diviso per la luce di taglio. Vengono fornite dati relativi al calcolo della rotazione θ per i tre stati limite da verificare (SL di CO, SL di DS e SL di DL). 11.3.2.1. Travi e pilastri: taglio La resistenza a taglio si valuta come per il caso di nuove costruzioni per situazioni non sismiche, considerando comunque un contributo del conglomerato al massimo pari a quello relativo agli elementi senza armatura trasversali resistenti a taglio. Le resistenze dei materiali sono ottenute come media delle prove eseguite in sito e da fonti aggiuntive di informazioni, divise per il fattore di confidenza appropriato in relazione al Livello di Conoscenza raggiunto e per il coefficiente parziale del materiale. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.3. Modelli di capacità per il rinforzo 11.3.3.1. Incamiciatura in c.a. Camicie in c.a. possono essere applicate ai pilastri o pareti per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi: Ø Ø Ø Ø Aumento della capacità portante verticale; Aumento della resistenza a flessione e/o taglio; Aumento della capacità deformativa; Miglioramento dell’efficienza delle giunzioni per sovrapposizione. Lo spessore delle camicie deve essere tale da consetire il posizionamento di armature longitudinali e trasversali con un copriferro adeguato. Nel caso che la camicia non avvolga completamente l’elemento, è necessario mettere a nudo le armature nelle facce non incamiciate, e collegare a quest’ultime le armature delle facce incamiciate. Se le camicie servono ad aumentare la resistenza flessionale, le barre longitudinali devono attraversare il solaio in apposite forature continue ed essere ancorate con adeguata staffatura alla estremità del pilastro inferiore e superiore. Se le camicie servono solo per aumentare la resistenza a tagio e la deformabilità, o anche a migliorare l’efficienza delle giunzioni, esse devono fermarsi a circa 10mm dal solaio. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.3. Modelli di capacità per il rinforzo (continua) 11.3.3.1. Incamiciatura in c.a. Ai fini della valutazione della resistenza e della deformabilità di elementi incamiciati sono accettabili le seguenti ipotesi semplificative: Ø L’elemento incamiciato si comporta monoliticamente, con piena aderenza tra il calcestruzzo vecchio e il nuovo; Ø Si trascura il fatto che il carico assiale è applicato alla sola porzione preesistente dell’elemento, e si considera che esso agisca sull’intera sezione incamiciata; Ø Le proprietà meccaniche del calcestruzzo della camicia si considerano estese all’intera sezione se le differenze fra i due materiali non sono eccessive. Vengono fornite valori della resistenza a taglio e a flessione, nonchè deformabilità allo snervamento e allo stato limite ultimo nella norma. Sono altresì specificate le resistenze meccaniche di acciaio e calcestruzzo da adottare per la valutazione delle capacità resistenti e deformative delle membrature in c.a. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.3. Modelli di capacità per il rinforzo 11.3.3.2. Incamiciatura acciaio Camicie in acciaio possono essere applicate principalmente a pilastri o pareti per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi: Ø Aumento della resistenza a taglio; Ø Aumento della capacità deformativa; Ø Miglioramento dell’efficienza delle giunzioni per sovrapposizione; Ø Aumento della capacità portante verticale (effetto del confinamento). Le camicie in acciaio applicate a pilastri rettangolari sono generalmente costituite da quattro profili angolari sui quali vengono saldate piastre continue in acciaio o bande di dimensioni ed interasse adeguati, oppure vengono avvolti in nastri in acciaio opportunamente dimensionati. I profili angolari possono essere fissati con resine epossidiche o semplicemente resi aderenti al calcestruzzo esistente. Le bande possono essere preriscaldate prima della saldatura e i nastri presollecitati, in modo da fornire successivamente una pressione di confinamento. Vengono fornite indicazioni per la valutazione dell’aumento della resistenza a taglio, dell’azione di confinamento e del miglioramento della giunzione per aderenza. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Adeguamento Edifici in c.a. 11.3.3. Modelli di capacità per il rinforzo 11.3.3.3. Placcatura e fasciatura in materiali fibrorinforzati (FRP) L’uso del FRP nel rinforzo sismico di elementi in c.a. è finalizzato agli obiettivi seguenti: Ø Aumento della resistenza a taglio di pilastri e pareti mediante applicazione di fasce di FRP con le fibre disposte secondo la direzione delle staffe; Ø Aumento della duttilità e/o resistenza nelle parti terminali di travi e pilastri mediante fasciatura con FRP con fibre continue disposte lungo il perimetro; Ø Miglioramento dell’efficienza delle giunzioni per sovrapposizione, sempre mediante fasciatura con FRP con fibre continue disposte lungo il perimetro. Ai fini delle verifiche di sicurezza degli elementi rinforzati in FRP si possono adottare le Istruzioni CNR-DT 200/04. Benevento, 30 Giugno 2005 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com