comportamento e rinforzo sismico degli edifici … · 2015. 1. 28. · comportamento e rinforzo...

COMPORTAMENTO E RINFORZO SISMICO DEGLI EDIFICI ESISTENTI

- Vulnerabilità degli edifici storici ; crolli e danni ricorrenti

- Principali cinematismi e intensità della corrispondente sollecitazione sismica

- Interventi sismici ricorrenti:

PROBLEMATICHE DEGLI EDIFICI ESISTENTI SOGGETTI AL SISMA

• diaframmi di piano

• coperture sismiche

• rinforzo delle pareti sismo-resistenti.

PROBLEMI APERTI E RICERCHE IN CORSO IN DIPARTIMENTO

- Caratteristiche dei diaframmi e delle coperture sismiche (rigide o deformabili )

- Connessioni diaframmi- pareti

- Valutazione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti : effetti benefici del

dondolio (rocking )

- Resistenza e duttilità delle murature

Vulnerabilità degli edifici storici ; crolli e danni ricorrenti

Martellamento coperture

PRINCIPALI CINEMATISMI E INTENSITÀ DELLA CORRISPONDENTE SOLLECITAZIONE SISMICA

Sollecitazione massima : F Qα=

h

a h

2 5

100 100α ≈ ÷

10 20

100 100α ≈ ÷

40 150

100 100α ≈ ÷

Danneggiamento delle

pareti per azioni nel

piano

INTERVENTI SISMICI RICORRENTI

a) Incatenamenti

b) Diaframmi di piano Anti ribaltamentob) Diaframmi di piano

c) Coperture scatolari sismiche

d) Rinforzo delle pareti sismo-resistenti

Anti ribaltamento

Le catene possono essere:

a) incatenamenti

La soluzione delle catene perimetrali è inefficace

in caso di :murature scadenti

x

Le catene possono essere:

• esterne o entro fori praticati con la

carotatrice.

• attive, passive, aderenti o non aderenti:

le catene attive con debole pretensione e

non aderenti limitano la fessurazione e

rendono l’intervento quasi reversibile ma

devono essere protette dalla corrosione.

• tesate con martinetto o con sistemi a

vite.

b) Diaframmi di piano

(trasferimento delle azioni sismiche)

Necessità di diaframmi

di piano o falda

Presenza di porticati

� Catene inefficaci;

Possibile soluzione:

diaframma di piano.

cappa c.a.

connettori

Lastra sottile in c.a. ordinario oppure ad alte prestazioni

Progressivamente si riduce l’effetto irrigidente

rispetto ai carichi verticali (1-2-3), ci si muove

verso un intervento di solo miglioramento sismico

1

A2| FORMAZIONE DIAFRAMMA DI PIANO

assito esistente

pannello multistrato

chiodatefasce metalliche

(a)

Diaframma in pannelli di legno multistratoDiaframma in sottili lastre di acciaio

32

assito esistente

3-5 mm

a spinottoconnettori

saldature

lastra di acciaio

spinotto

(b)

Mf

V

LH

Fc

di piano

diaframma

Fo

setto resistente a taglioparete parallela al sismasez.A

A2| FORMAZIONE DIAFRAMMA DI PIANO

ritegni

ripartitori

Il diaframma raccoglie le forze inerziali e

le trasferisce ai setti resistenti al sisma:

A) Elementi costituenti il diaframma:

- CORDOLI o CORRENTI- PANNELLO D’ANIMA- RIPARTITORI

B) Connessioni :

- Impedire il distacco delle pareti caricate fuori piano >> RITEGNI- Trasferimento dell’azione di taglio tra impalcato e muratura >>> SPINOTTI

ritegni

Pannello

d’anima

distacco della pareteritegni

c) coperture scatolari antisismiche

Bione- copertura scatolare antisismica

d) Rinforzo delle pareti sismo-resistenti

1. Effetti del dondolio (rocking) degli archi-diaframma delle chiese: danni alle volte e rimedi

PROBLEMI APERTI E RICERCHE IN CORSO IN

DIPARTIMENTO

2. Effetti benefici del dondolio (rocking): riduzione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti

3. Resistenza e duttilità delle pareti sollecitate a taglio (tamponamenti duttili e dissipativi, duttilità dei maschi murari ecc…)

1. Effetti del dondolio (rocking) degli archi-diaframma delle chiese: danni alle volte e rimedi (Marini, Preti, Bolis)

2. Effetti benefici del dondolio (rocking): riduzione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti (Preti, Bolis Cominelli,

Loda)

PROBLEMI APERTI E RICERCHE IN CORSO IN

DIPARTIMENTO

3. Resistenza e duttilità delle pareti sollecitate a taglio (tamponamenti duttili e dissipativi, duttilità dei maschi murari ecc…Marini, Metelli, Cominelli, Messali)

4. Rinforzo sismico con materiali innovativi (Plizzari, Minelli, Tiberti,

Facconi, Conforti, Reggia, Macobatti, Tinini, Monfardini)

5. Rinforzo sismico di edifici post-bellici (doppia pelle)

1. Effetti del dondolio (rocking) degli archi-diaframma delle chiese: danni alle volte e rimedi

A4| MECCANISMO ROCKING

hye

Fo

ye

ye'

roof boxstructure

2 Effetti benefici del dondolio (rocking): riduzione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti

L

*

,

*

2

R

yd

R F

R

F

F=

∆=β

Effetto benefico del dondolio dei maschi murariEffetto benefico del dondolio dei maschi murari

Si ipotizza che siano impediti i meccanismi di primo modo

(“comportamento scatolare”) e si studia la risposta della struttura

sollecitata nel proprio piano:

Maschi murari

Traverse

Facciata: RISULTATIFacciata: RISULTATI

2) ANALISI DINAMICAANALISI DINAMICA (terremoto dell’Aquila):

Acc

eler

azi

on

e [m

/s2]

Sp

ost

am

ento

[m

]

dx,max,top = 12,8 cm

drift = dx,top / H = 1,28%

acc,max,top = 2,65 m/s2

Tempo [s] Tempo [s]

Il rocking nel piano costituisce un’importante risorsa di stabilità per le strutture!

In sintesi:

------------- Analisi dinamica ------------- ----- Statica ------α α α α =

Moltiplicatore

di collasso

ΨΨΨΨ = coeff. di

sicurezza al

ribaltamento

3. Resistenza e duttilità delle pareti sollecitate a taglio (tamponamenti dissipativi, duttilità dei

maschi murari ecc…)

Seismic Response and Design Criteria for Ductile Infills with Sliding JointsUniversity of Brescia - Marco Preti

BARE FRAME

“UNDER-ESTIMATED” COLLAPSE MECHANISM

EXPECTED MECHANISM: NTC 2008; EC8

9th International Conference on Structural Analysis of Historical Constructions, Mexico City, 14–17 October 2014 University of Buffalo, October, 22nd 2014 32

INFILLED FRAME PROBABLE MECHANISM (Paulay and Priestley 1992, etc.)

Seismic Response and Design Criteria for Ductile Infills with Sliding JointsUniversity of Brescia - Marco Preti

Turkey South of Italy

9th International Conference on Structural Analysis of Historical Constructions, Mexico City, 14–17 October 2014 University of Buffalo, October, 22nd 2014 33

PROVE DI TAGLIO-COMPRESSIONE SU PANNELLI DI MURATURA

Pannello murario riprodotto in laboratorio

Fascia di piano forte

Fascia di piano forte

Carico Verticale

Tesi di Laurea :

CAPACITA’ DI DEFORMAZIONE DI MASCHI MURARI SOLLECITATI A TAGLIONEGLI EDIFICI STORICI, SOGGETTI A FESSURAZIONE DIAGONALE

Laureando:Alessio Falocchi

A.A. 2012 - 2013

Ipotesi:-Edificio storico di 2-3 piani-Impalcati e tetto in legno-Presenza di maschi muraridi dimensioni analoghe

Carico Orizzontale

Immagine: Palazzo Colleoni Martinengo, ex Tribunale, Via Moretto 76, Brescia

PROVE DI TAGLIO-COMPRESSIONE SU PANNELLI DI MURATURA

Banco di prova

Tesi di Laurea :

CAPACITA’ DI DEFORMAZIONE DI MASCHI MURARI SOLLECITATI A TAGLIONEGLI EDIFICI STORICI, SOGGETTI A FESSURAZIONE DIAGONALE

Laureando:Alessio Falocchi

A.A. 2012 - 2013

PROVE DI TAGLIO-COMPRESSIONE SU PANNELLI DI MURATURA

Risultati della prova sul campione TC1 (68 giorni di maturazione)

• 1^ FASE DI CARICO (tratto OC)

• 2^ FASE DI CARICO (tratto DG)

Curva carico orizzontale-spostamento orizzontale

• 2^ FASE DI CARICO (tratto DG)

Verso

- 0,32 1,43 13,35 9,34 0,95%

+ 0,29 - 31,55 - 2,25%

Tesi di Laurea :

CAPACITA’ DI DEFORMAZIONE DI MASCHI MURARI SOLLECITATI A TAGLIONEGLI EDIFICI STORICI, SOGGETTI A FESSURAZIONE DIAGONALE

Laureando:Alessio Falocchi

A.A. 2012 - 2013

Ordine degli Ingegneri di Ancona Ancona, 10 ottobre 2014

CICLO DI SEMINARI SULLE STRUTTURE IN LEGNO

QUARTO SEMINARIO: IL LEGNO NELLE STRUTTURE ESISTENTI

3) Fessurazione diagonale (Turnsek e Cacovich)

τ στ= = +; 1

1.5

cr v

uR cr mt

mt

T b t ff

τ στ= = +

Risorsa post-fessurazione

uRT N tgϕ=

τ1.5

cr

uRT b t

τ=

γuR

T N tgϕ=

Definizione di un nuovo modello analitico per la valutazione della resistenza a compressione delle

murature in malta di calce di bassa resistenza

01

2

bt bm

cr

f tf

tg l tg

τ

ϕ χ ϕ= −

crl

ldl ττ τ+ −∫

giunto di malta

btf

mfτ

0l

A

O ττsl

elss>elss<

crl

crl

00

0 0

( )2 1

2

slsl cr

sl cr sl cr cr

ldl l ll

l l l

ττ τχ

τ τ

+ −= ≅ = −∫

mf

ϕτ

Definizione di un nuovo modello analitico per la valutazione della resistenza a compressione delle

murature in malta di calce di bassa resistenza

mftf malta

mf

tf ϕ

btf

giunto di

σ

Corso di Dottorato in “Recupero di Edifici Storici e Contemporanei”

COMPORTAMENTO DELLE MURATURE STORICHE AL COLLASSO: MECCANISMI DI

ROTTURA, EFFETTI DEL CONFINAMENTO E FENOMENI REOLOGICI

Campione 11C

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007

Deformation [-]

Str

es

s [

MP

a]

a-b: media

c: malta

σ = 0

σ > 0,3MPa

giunto di

malta

giunto di

malta

L’ intervento di confinamento

Fv

TFc

Fv

T

N

Campione confinatoL’ intervento di confinamento

6,8‰

Conclusioni

CampioneDeformazione

verticale

1 7‰

*

ss

A

b Hρ =

⋅

0sρ =mu

ε =

2 2%

3 2,1%

*

*

31,7 10sρ −= ⋅

31 10sρ −= ⋅

rotazione ultima(drift): Ref. Vol. UTETu muϕ ε=

Per analizzare la risposta del solo tamponamento, si è realizzato in laboratorio un telaio di

prova in calcestruzzo che consente di simulare il meccanismo di collasso dei pilastri,

mediante cerniere in acciaio collocate alle estremità degli stessi.

Rinforzo di tamponamenti in muratura mediante intonaci

“armati” con rete in fibra di vetro

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Cerniere plastiche

all’estermità dei pilastri

Cerniere fisiche

sul telaio di prova

Rinforzo di tamponamenti in muratura mediante intonaci

“armati” con rete in fibra di vetro

Fasi di realizzazione in laboratorio dell’intonaco di rinforzo

1. Infissione degli spinotti di collegamento con il telaio in calcestruzzo

2. Applicazione dell’aggrappante su trave e pilastri e del primo strato di malta sul pannello

3. Posizionamento della rete e dei connettori per il pannello

4. Stesura dello strato finale di malta fino allo spessore di almeno 1,5 cm

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