“la vulnerabilita’ sismica del patrimonio ...1909 1915 1927 1984 1998 2003 2008 2012 ntc d.m....
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“LA VULNERABILITA’ SISMICA DEL PATRIMONIO
ESISTENTE E PROPOSTE PER LA MESSA IN
SICUREZZA DEGLI ELEMENTI SECONDARI-
METODOLOGIE DI CALCOLO”
B.F. PROGETTI
Ing. Pierluigi Betti
Ing. Andrea Fedi
www.bfprogetti.eu
IL PERICOLO VIENE DALL’ALTO:
SFONDELLAMENTO DEI SOLAI, RIBALTAMENTO
TAMPONATURE E VULNERABILITA’ DI ELEMENTI
SECONDARI NON STRUTTURALI
Relatore : Ing. Pierluigi Betti
29 Settembre 2016
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Viale Adua 320,
Pistoia
BF PROGETTI: ANALISI STRUTTURALE E VERIFICHE SISMICHE
Ing. Pierluigi Betti Ing. Andrea Fedi Ing. Luciano Lambroia
I nostri principali settori di attività sono:
• Progettazione e DL antisismica di nuove strutture in c.a., acciaio, legno e muratura
• Consolidamento e adeguamento sismico di strutture esistenti, anche a carattere
monumentale
• Verifiche di Vulnerabilità sismica di edifici strategici e rilevanti
• Diagnostica degli Edifici
• Progettazione e DL architettonica
• Sicurezza sui Cantieri edili e stradali
• Progettazione di strutture provvisionali e ponteggi
• Collaudi strutturali
• Consulenze urbanistiche
• Studi geologici
• Docenze di formazione
Arch. Chiara Nostrato
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BF PROGETTI: UN PARTNER SPECIALIZZATO
Consolidamento Mura di Magliano (GR) Direzione operativa opere strutturali
Biblioteca Facolta di Lettere ,Pisa
Restauro e ristrutturazione Teatro
Marenco ,Novi Ligure (Alessandria)
Vulnerabilità sismiche scuole
Comune di Siena
Vulnerabilità sismiche edifici
Comune di Montemurlo (PO) Vulnerabilità sismica Ospedale di
Pescia (PT)
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AGENDA
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• Normativa e classificazione sismica in Italia
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi strutturali, le
verifiche di vulnerabilità sismica
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi secondari
• Il poliestere come soluzione per gli elementi secondari
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AGENDA
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• Normativa e classificazione sismica in Italia
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi strutturali, le
verifiche di vulnerabilità sismica
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi secondari
• Il poliestere come soluzione per gli elementi secondari
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IL RISCHIO SISMICO IN EUROPA E NEI PAESI DEL MEDITERRANEO
L’ITALIA è uno dei Paesi a
MAGGIORE RISCHIO SISMICO DEL
MEDITERRANEO
per la frequenza dei
terremoti che hanno
storicamente interessato il
suo territorio e per
l’intensità che alcuni di
essi hanno raggiunto,
determinando un impatto
sociale ed economico
rilevante
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EVOLUZIONE CLASSIFICAZIONE SISMICA
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1909 1915 1927 1984 1998 2003 2012 2008
NTC D.M. 14.01.08
2016
REVISIONE NTC 2008
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EVOLUZIONE CLASSIFICAZIONE SISMICA
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• Non solo accorgimenti atti ad
evitare danni dovuti alla crisi
di elementi strutturali
• Sviluppo di strumenti per
contenere i danni degli
elementi ‘’secondari’’
ATTUALE CLASSIFICAZIONE SISMICA
(2014)
PREVENZIONE
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AGENDA
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• Normativa e classificazione sismica in Italia
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi strutturali, le
verifiche di vulnerabilità sismica
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi secondari
• Il poliestere come soluzione per gli elementi secondari
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IL NOSTRO PATRIMONIO EDILIZIO E’ ESTREMAMENTE VULNERABILE
AD AZIONI SISMICHE
In ITALIA oltre 1 immobile su 3 risale agli anni ‘60/’70.
Sud Italia: la Basilicata è la regione che conta il numero più elevato di
abitazioni antiche (39,3%),Sicilia, Campania e Abruzzo (38,3%).
Nord Italia: Friuli Venezia Giulia (31,2%), Trentino Alto Adige (31,3%)
PREVENIRE L’EMERGENZA
La CONOSCENZA del PATRIMONIO EDILIZIO e le verifiche di
vulnerabilità (statica) e sismica + vulnerabilità degli elementi
secondari come strumento di SALVAGUARDIA del patrimonio edilizio
SCUOLE:
41.000 edifici scolastici necessitano di interventi di riqualificazione e messa
in sicurezza (studio «Ecosistema Scuola 2014» su 94 capoluoghi di
provincia)
58% scuole costruite prima del 1974
22,2% scuole su cui è stata eseguita la verifica sismica
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GLI STEP DELLE VERIFICHE SISMICHE
ANALISI DOCUMENTALE E STORICA
•individuazione del periodo di costruzione, delle norme in vigore all’epoca, degli elaborati presenti…
RILIEVO GEOMETRICO-STRUTTURALE
•individuazione del sistema resistente ed eventuali fenomeni fessurativi
DEFINIZIONE DEL PIANO DI INDAGINI e del LIVELLO DI CONOSCENZA
•Sopralluoghi «in situ», redazione del Piano di Indagini
ESECUZIONE DELLE INDAGINI (In situ, in laboratorio)
•Funzione del Livello di Conoscenza e del materiale che è stato possibile reperire.
•GEOMETRIA, I DETTAGLI STRUTTURALI, LE PROPRIETA’ DEI MATERIALI, IL TERRENO
VALUTAZIONE RISCHIO SISMICO ALLO STATO ATTUALE
•Analisi dei carichi, introduzione di semplificazioni di calcolo e realizzazione di MODELLAZIONI (globali, locali).
•ANALISI LINEARI (statica o dinamica)
•ANALISI NON LINEARI (push over)
•ANALISI CINEMATICHE (meccanismi locali)
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• ANALISI DOCUMENTALE E STORICA
(individuazione del periodo di costruzione, delle norme in vigore all’epoca, degli
elaborati presenti, eventuali studi geologici pregressi, eventuale
documentazione grafica e fotografica di lavori svolti sull’edificio)
Archivio dell’Ente, Genio Civile o Archivio di Stato, Ufficio LLPP/Ufficio Edilizia
Privata e Urbanistica
PREVENIRE L’EMERGENZA
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• RILIEVO GEOMETRICO-STRUTTURALE
Verifica sul posto degli elaborati reperiti, individuazione del sistema resistente,
individuazione di eventuali fenomeni fessurativi
Sopralluoghi «in situ»
PREVENIRE L’EMERGENZA
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• DEFINIZIONE DEL PIANO DI INDAGINI e del LIVELLO DI CONOSCENZA
Sulla base di quanto è stato possibile reperire e delle esigenze dell’ente viene
definito il LIVELLO DI CONOSCENZA da raggiungere con le indagini (LC1, LC2,
LC3)
Sopralluoghi «in situ», redazione del Piano di Indagini da sottoporre
all’approvazione del RUP
PREVENIRE L’EMERGENZA
Livello di Conoscenza
EDIFICI MONUMENTALI
Par.4.2 Direttiva PCM
09.02.2011
FC=FC1+FC2+FC3+FC4
Livello di Conoscenza
EDIFICI NON
MONUMENTALI
Circolare 617/2009-
Par.C8A
FC=1,35/1,2/1,0
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• ESECUZIONE DELLE INDAGINI (In situ , in laboratorio)
Funzione del Livello di Conoscenza e del materiale che è stato possibile
reperire.
Coinvolgono la GEOMETRIA, I DETTAGLI STRUTTURALI, LE PROPRIETA’
DEI MATERIALI, IL TERRENO
PREVENIRE L’EMERGENZA
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Martinetto piatto doppio Estrazione di carota e schiacciamento
Estrazione barre d’armatura Prova a compressione diagonale
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Termografia Indagini pacometriche e schede riepilogative
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini non strutturali sui solai della Scuola Salvemini-La Pira, Montemurlo (PO)
Indagini soniche
Microdemolizioni
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini non strutturali sui solai della Scuola Salvemini-La Pira, Montemurlo (PO)
Indagini con termocamera e
battitura manuale dei solai
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini non strutturali sui solai della Scuola Salvemini-La Pira, Montemurlo (PO)
Indagini con termocamera
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini strutturali sui solai della Scuola Salvemini-La Pira, Montemurlo (PO)
Prova di carico su solaio con
carico accidentale pari a 350
kg/m2
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini strutturali e non strutturali sui solai di Edificio Condominiale di San Benedetto del
Tronto (AP)
Indagini termografiche, battitura manuale e piccole demolizioni
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini strutturali e non strutturali sui solai di Edificio Condominiale di San Benedetto del
Tronto (AP)
Saggi a vista e demolizioni
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini strutturali e non strutturali sui solai della Scuola di Pergine Valdarno (Arezzo)
Indagini quadro fessurativo e piccole demolizioni
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini strutturali e non strutturali sui solai della Scuola di Pergine Valdarno (Arezzo)
Indagini termografiche
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini strutturali e non strutturali sui solai della Scuola di Pergine Valdarno (Arezzo)
Indagini soniche e risultati
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PREVENIRE L’EMERGENZA
Indagini strutturali e non strutturali sui solai della Scuola di Pergine Valdarno (Arezzo)
Indagini con termocamera
Prova di carico
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• VALUTAZIONE RISCHIO SISMICO ALLO STATO ATTUALE
Analisi dei carichi, introduzione di semplificazioni di calcolo e realizzazione di
MODELLAZIONI (globali, locali).
ANALISI LINEARI (statica o dinamica)
ANALISI NON LINEARI (push over)
ANALISI CINEMATICHE (meccanismi locali)
PREVENIRE L’EMERGENZA
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OBIETTIVI DELLE VERIFICHE SISMICHE
Le verifiche sismiche di edifici esistenti forniscono:
PERIODO DI RITORNO
del sisma di quella struttura (TR, il tempo medio di attesa tra il verificarsi di due eventi
successivi)
INDICE DI RISCHIO (0<I<1)=rapporto
capacità/domanda
individuazione delle CRITICITA’ LOCALI E
GLOBALI
individuazione delle VULNERABILITA’ DEGLI ELEMENTI SECONDARI
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Si assume una distribuzione probabilistica di
Poisson
L’ AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO
Assumiamo sismi con PERIODI DI RITORNO diversi a seconda di:
1) LIVELLO PRESTAZIONALE DA GARANTIRE
(operatività, danno, salvaguardia della vita, collasso) PVR
2) TIPO DI EDIFICIO (ordinario, rilevante, strategico) VR= CU∙VN
VR= periodo di riferimento della costruzione
PVR= probabilità di superamento nel periodo di riferimento VR
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- Fissata la probabilità di
eccedenza del periodo di
ritorno PVR;
- Fissato il periodo di
riferimento VR;
L’ AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO
SI RICAVA IL PERIODO
DI RITORNO TR
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OSPEDALE A SLO verifico per un sisma
con TR=60 anni
(che ha una probabilità di
essere superato
dell’83%....quindi elevata)
A SLV verifico per un sisma
con TR=949 anni
(che ha una probabilità di
essere superato
dell’10%....quindi bassa)
SCUOLA A SLO verifico per un sisma
con TR=45 anni
(che ha una probabilità di
essere superato
dell’83%....quindi elevata)
A SLV verifico per un sisma
con TR=712 anni
(che ha una probabilità di
essere superato
dell’10%....quindi bassa)
RESIDENZA A SLO verifico per un sisma
con TR=30 anni
(che ha una probabilità di
essere superato
dell’83%....quindi elevata)
A SLV verifico per un sisma
con TR=475 anni
(che ha una probabilità di
essere superato
dell’10%....quindi bassa)
L’ AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO
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GESTIONE DEGLI ESITI DELLE VERIFICHE SISMICHE
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2003 2010 2012
O.P.C.M. n.3274 del 20
Marzo 2003 - art. 2 comma 3
OBBLIGO di verifica
a cura dei rispettivi
proprietari di tutte le
opere strategiche per
le finalità della
Protezione Civile e
quelle suscettibili di
conseguenze
rilevanti in caso di
collasso
Circ. Dipart. Protez.
Civile del 20 Maggio
2010
Ha richiesto entro il
31/12/2010 almeno
la conoscenza
delle caratteristiche
generali attraverso
una scheda di
‘’livello 0’’
LEGGE N.228 DEL 24
DICEMBRE 2012 – Art.
1 comma 421
Ulteriore proroga
per le verifiche
sismiche sugli
edifici strategici
con termine
31/03/2013
PRESIDENZA del
CONSIGLIO DEI MINISTRI
, Dipartimento della
Protezione Civile, NOTA
del 04/11/2010 (Circolare
617/2009)
VERIFICA SISMICA
OBBLIGATORIA
GESTIONE ESITI
VERIFICHE
SISMICHE
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GESTIONE DEGLI ESITI DELLE VERIFICHE SISMICHE
Chiarimenti sulla gestione degli esiti delle verifiche sismiche:
VERIFICA SISMICA OBBLIGATORIA
La necessità di adeguamento (miglioramento, intervento locale) sarà tenuta in
considerazione dalle Amministrazioni Pubbliche nella «Programmazione dei
Lavori Pubblici» (redazione dei piani triennali ed annuali e predisposizione del
piano straordinario di messa in sicurezza antisismica, art. 80 comma 21
Legge 27,12,2002 n, 289)
Circolare NTC (617/2009) Punto C.8.3: «E’ evidente che i provvedimenti detti
(INTERVENTO) sono necessari ed improcrastinabili nel caso in cui non siano
soddisfatte le verifiche relative alle azioni controllate dall’uomo» (AZIONI
STATICHE)
PRESIDENZA del CONSIGLIO DEI MINISTRI , Dipartimento della
Protezione Civile, NOTA del 04/11/2010 (Circolare 617/2009)
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GESTIONE DEGLI ESITI DELLE VERIFICHE SISMICHE
Circolare NTC (617/2009) Punto C.8.3: Nel caso di inadeguatezza di un’opera
rispetto alle AZIONI AMBIENTALI «non si può pensare di imporre l’obbligatorietà
dell’intervento….NON APPENA se ne riscontri l’inadeguatezza»
Le decisioni da adottare (a carico dell’ente pubblico o del privato cittadino
proprietario) saranno calibrate ENTRO UN TEMPO PRESTABILITO in base a:
• GRAVITA’ dell’INADEGUATEZZA
• GRAVITA’ delle CONSEGUENZE
• DISPONIBILITA’ ECONOMICA
• ALLA VITA NOMINALE RESTANTE
• ALLA CLASSE D’USO
Per i BENI TUTELATI si propongono INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO
SISMICO (fermo restando l’obbligo di valutazione della sicurezza e l’obbligo di
evitare l’attribuzione di destinazioni d’uso particolarmente gravose)
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GESTIONE DEGLI ESITI DELLE VERIFICHE SISMICHE
OBBLIGO : VERIFICA SISMICA
Nota Protezione Civile 2010:
Ci si riferisce a quanto stabilito dal Comitato Tecnico della Regione Emilia
Romagna:
GRAVITA’ DELL’INADEGUATEZZA COMMISURATA ALLA VITA NOMINALE
RESTANTE (che rappresenta il tempo entro il quale si attiva l’intervento che
pone rimedio alla specifica inadeguatezza)
OBBLIGO : ADEGUAMENTO STATICO
OBBLIGO : PROGRAMMAZIONE INTERVENTO DI
ADEGUAMENTO /MIGLIORAMENTO SISMICO
ENTRO QUANTO
TEMPO
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GESTIONE DEGLI ESITI DELLE VERIFICHE SISMICHE
• GRADUARE GLI INTERVENTI ALLE SPECIFICHE INADEGUATEZZE
Possibilità di intervenire per gradi (si eliminano prima le carenze più importanti….)
• DEFINIZIONE DEL TEMPO DI INTERVENTO (T-INT)
E’ funzione del PERIODO DI RITORNO DELL’AZIONE SISMICA
CORRISPONDENTE ALL’ATTIVAZIONE DEL MECCANISMO DI ROTTURA IN
ESAME a SLV
TINT= 0,105 TSLV/CU
Esempio:
SCUOLA con T(SLV)=30 anni si ha: T(INT)=2,1 anni
OSPEDALE con T(SLV)=30 anni si ha: T(INT)=1,57 anni
SCUOLA con T(SLV)=157anni si ha: T(INT)=10,9 anni
OSPEDALE con T(SLV)=157anni si ha: T(INT)=8,2 anni
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GESTIONE DEGLI ESITI DELLE VERIFICHE SISMICHE
Il CTS ritiene ipotizzabile rinviare a tempi successivi (senza immediata
programmazione) gli interventi su edifici con T(INT)>30 anni
Esempio scuola :
Se ho T(SLV)>428 anni allora NON necessito di «programmazione immediata»
Se le verifiche sismiche evidenziano
«PARTICOLARI ELEMENTI DI
RISCHIO» i provvedimenti necessari
alla riduzione di quest’ultimo a valori
accettabili debbono essere adottati
nel minor tempo possibile.
• Vulnerabilità locali (esempio
controsoffitti, sfondellamento di
solai, tramezzi)
• Meccanismi caratterizzati da
T(INT)<2 anni
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La probabilità che si manifesti un evento di magnitudo elevata è
inferiore rispetto alla probabilità che si manifesti un evento di
magnitudo bassa…
SLV: PVR=10%
SLO: PVR=83 %
Lo si comprende anche osservando la carta dei terremoti riferiti ad un
determinato periodo di tempo:
GESTIONE DEGLI ESITI DELLE VERIFICHE SISMICHE
Necessità di intervenire
VELOCEMENTE sugli
ELEMENTI A MAGGIOR
VULNERABILITA’.
Concetto di PROBABILITA’
di ACCADIMENTO
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MAPPA DEI TERREMOTI DEL 2014 (INGV)
PER UN SINGOLO EVENTO DI
MAGNITUDO TRA 4 E 5 CI SONO MOLTI EVENTI
CON MAGNITUDO INFERIORI
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Durante il sisma possono dunque verificarsi
ESTESI CROLLI….
DANNI PROVOCATI DAL SISMA e PROBABILITA’ di ACCADIMENTO
Turchia (1999) Romania (1977)
L’Aquila (2009)
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…ma è più probabile (e più frequente) che si manifestino
CROLLI PARZIALI, LESIONI, CROLLO DI TRAMEZZI e TAMPONAMENTI
Serravalle di Chienti (frazione di Collecurti) 1997
DANNI PROVOCATI DAL SISMA e PROBABILITA’ di ACCADIMENTO
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…ma ancora più probabile (e più frequente) che si manifestino
DANNI ‘’MODESTI’’
- CADUTE DI CONTROSOFFITTI o ARREDI
che possono avere esiti altrettanto negativi
PER QUEST’ULTIMA EVENIENZA
POSSIAMO FARE QUALCOSA CON:
- COSTI ‘’SOSTENIBILI’’
- TEMPI RAPIDI
DANNI PROVOCATI DAL SISMA e PROBABILITA’ di ACCADIMENTO
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AGENDA
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• Normativa e classificazione sismica in Italia
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi strutturali, le
verifiche di vulnerabilità sismica
• Prevenire l’emergenza: verifiche elementi secondari
• Il poliestere come soluzione per gli elementi secondari
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VULNERABILTA’ ELEMENTI NON STRUTTURALI
• Balconi, parapetti,persiane..; • Manti di copertura;
• Canne fumarie e comignoli; • Vetrate e infissi;
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• Sfondellamento dei solai e controsoffitti • Librerie e scaffalature
• Cornici e aggetti di gronda • Tramezzature
VULNERABILTA’ ELEMENTI NON STRUTTURALI
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INFLUENZA DEI TAMPONAMENTI NEGLI EDIFICI INTELAIATI
AZIONE SISMICA NEL PIANO
DANNI DEGLI ELEMENTI SECONDARI
AZIONE SISMICA FUORI PIANO
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Configurazione indeformata
INFLUENZA DEI TAMPONAMENTI NEGLI EDIFICI INTELAIATI
>ld
<ld
Configurazione deformata In condizioni sismiche il tamponamento interagisce con il telaio.
All’aumentare delle deformazioni nelle zone di trazione il
tamponamento si separa dal telaio per cui si trasferiscono nei
nodi solo le azioni agenti lungo la diagonale compressa.
Le tensioni al bordo delle travi inducono:
- Sforzo di taglio nelle travi;
- Momento flettente nelle travi;
- Sforzo normale nei pilastri.
Le tensioni al bordo dei pilastri inducono:
- -Sforzo di taglio nei pilastri;
- Momento flettente nei pilastri;
- Sforzo normale nelle travi.
Il tamponamento non interagisce con la struttura
I modelli progettuali in genere trascurano il contributo dei tamponamenti, sia in termini di
rigidezza, sia di resistenza (ANALISI A STRUTTURA ‘’NUDA’’).
Azione sismica nel piano: interazione telaio-tamponamento
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INFLUENZA DEI TAMPONAMENTI NEGLI EDIFICI INTELAIATI
Nella situazione reale il tamponamento assume un ruolo benefico nei confronti della
struttura intelaiata in quanto si fa carico di una parte dell’azione sismica. Viceversa il telaio
ha un effetto migliorativo sui tamponamenti in termini di resistenza (effetto di contenimento
del telaio).
INFLUENZA POSITIVA DEI TAMPONAMENTI
E’ POSSIBILE CONSIDERARE I TAMPONAMENTI NELLE
MODELLAZIONI A PATTO CHE SIANO BEN COLLEGATI
ALLA STRUTTURA
La valutazione dell’effettivo contributo della muratura inserita in una maglia di telaio
presenta notevoli complessità. La sua presenza infatti non altera l’integrità e la continuità
della struttura intelaiata, ma contrasta l’avvicinamento dei vertici della maglia nella quale è
inserito, mentre non esplica alcuna azione nel caso di allontanamento (vincolo interno
unilaterale). Se però gli elementi in muratura non sono ben ammorsati alla maglia del
telaio l’interazione può verificarsi solo dopo deformazioni cospicue.
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INFLUENZA DEI TAMPONAMENTI NEGLI EDIFICI INTELAIATI
• Il telaio, in genere caratterizzato
da un comportamento di tipo
duttile, collassa per formazione
di cerniere plastiche alle
estremità delle aste per forze
modeste e spostamenti elevati
• Il tamponamento, in genere
caratterizzato da un
comportamento di tipo fragile,
collassa per forze più elevate
e spostamenti modesti
• Se la distribuzione dei tamponamenti risulta fortemente irregolare in pianta si
incrementa l’eccentricità accidentale di un fattore 2 (NTC 2008 par.7.2.3)
• Se la distribuzione dei tamponamenti risulta fortemente irregolare in altezza si
incrementano di un fattore 1,4 le azioni di calcolo per gli elementi verticali (pilastri e
pareti) dei livelli con riduzione del tamponamenti (NTC 2008 par.7.2.3)
INFLUENZA NEGATIVA DEI TAMPONAMENTI
• EC.8 , punto 4.3.1 raccomanda “ che siano tenute in conto le pareti di
tamponamento che incrementano in modo significativo la rigidezza laterale e la
resistenza dell’edificio”
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INFLUENZA DEI TAMPONAMENTI NEGLI EDIFICI INTELAIATI
• Aumento della resistenza del sistema
(una parte dell’azione sismica viene
assorbita dalle tamponature)
• Aumento della capacità dissipativa (le
tamponature si danneggiano prima
della struttura dissipando una parte
dell’energia)
PIU’ FLESSIBILE E’ IL TELAIO, MAGGIORE E’
L’EFFETTO DELLE TAMPONATURE
La presenza di tamponature modifica la risposta strutturale
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00
SPETTRO DI RISPOSTA- SLV
STRUTTURA
NUDA
STRUTTURA CON
TAMPONAMENTI • Aumento rigidezza della struttura
(diminuzione del periodo di
vibrazione)
• Aumento dell’accelerazione spettrale
orizzontale Se e quindi del taglio alla
base
EFFETTI NEGATIVI
EFFETTI POSITIVI
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D.M. 14.01.2008 §7.3.6.3
Per gli elementi costruttivi senza funzione strutturale debbono essere
adottati magisteri atti ad evitare collassi fragili e prematuri e la possibile
espulsione sotto l’azione della Fa (azione sismica di progetto, §7.2.3)
corrispondente allo SLV. (omissis…).
Circolare applicativa n. 617/2009 §C7.3.6.3
La prestazione consistente nell’evitare collassi fragili e prematuri e la
possibile espulsione sotto l’azione della Fa (forza sismica di progetto) delle
tamponature si può ritenere conseguita con l’inserimento di leggere reti da
intonaco sui due lati della muratura, collegate tra loro ed alle strutture
circostanti a distanza non superiore a 500 mm… (omissis), ovvero con
l’inserimento di elementi di armatura orizzontale nei letti di malta, a distanza
non superiore a 500 mm.
I tessuti in poliestere rinforzati in acciaio possono risolvere il problema della verifica a ribaltamento fuori piano prevista dalle NTC 2008 (§7.3.6.3)
EDIFICI ESISTENTI e NUOVE COSTRUZIONI
CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
Azione sismica fuori piano
Applicazione su un lato della muratura
CALCOLO E VERIFICA DEI TAMPONAMENTI
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possibilità di APPLICAZIONE SU UN SOLO LATO, a patto che la rete sia BEN COLLEGATA AL TAMPONAMENTO E ALLE STRUTTURE
CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
- Applicazione forza F sullo stesso lato della rete
F
F
- Applicazione forza F sul lato opposto della rete
possibilità di APPLICAZIONE SU UN SOLO LATO, a patto che la rete sia BEN COLLEGATA AL TAMPONAMENTO E ALLE STRUTTURE
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Inviluppo-tessuto lato opposto alla forza
Inviluppo-tessuto lato della forza
DIMENSIONAMENTO DEI FISSAGGI: INTERPRETAZIONE RISULTATI PROVE SPERIMENTALI
CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
• All’aumentare della forza applicata F sul pannello le deformazioni orizzontali “d” aumentano sempre più rapidamente, fino al raggiungimento della rottura.
• Una volta raggiunta la rottura nel pannello (formazione delle prime lesioni), le deformazioni aumentano rapidamente per effetto di piccoli incrementi di forza.
• L’applicazione del tessuto può trasformare il meccanismo di collasso di ribaltamento in meccanismo di collasso di flessione verticale. Ne consegue un aumento del moltiplicatore di collasso α0 che passa dal valore t/h a 4t/h.
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CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
• Tamponatura schematizzata come elemento
bidimensionale in configurazione deformata, lunghezza
l=100 cm ed altezza h variabile, vincolato al piede ed in
testa mediante cerniere poste ad interasse 50 cm.
• n.18 modellazioni, per varie altezze del pannello in
configurazione deformata con spostamento in mezzeria pari
a δ tale da massimizzare i tagli sugli ancoranti,
considerando azioni sismiche crescenti.
pannello h=3 m (azioni sismiche fa=200,400,600,800,1000,1200
kg/m) (*)
pannello h=4 m (azioni sismiche fa=200,400,600,800,1000,1200
kg/m) (*)
pannello h=5 m (azioni sismiche fa=200,400,600,800,1000,1200
kg/m) (*)
(*) kg/m: si intende a metro lineare orizzontale, cioè per strisce di
tamponatura di larghezza l=100 cm e altezza variabile h
DIMENSIONAMENTO DEI FISSAGGI: MODELLAZIONE E CALCOLO DEL SISTEMA DI FISSAGGIO
LEGENDA h=altezza del pannello (m) l= lunghezza del pannello (m) Fa= forza sismica complessiva sul pannello (kg) fa= forza sismica per unità di lunghezza sul pannello (kg/m) Nmax= sforzo normale di trazione (kg/m) Vmax= sforzo di taglio (kg/m)
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Calcolo delle forze orizzontali Fa (§7.2.3 NTC 2008)
SCHEMATIZZAZIONE come trave ad asse verticale, incernierata agli estremi e soggetta al proprio sforzo normale (valida se la parete non è vincolata sui suoi bordi verticali)
Ta= primo periodo di vibrazione della parete
ω1= pulsazione del modello
E= modulo elasticità del materiale
I= momento d’inerzia
m =γA/g massa per unità di lunghezza
Ncrit = carico critico euleriano
CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
DIMENSIONAMENTO DEI FISSAGGI: DETERMINAZIONE DELLE FORZE AGENTI SUL PANNELLO
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Esempio di calcolo
CARATTERISTICHE EDIFICIO
VN= 50 anni
CU= 1,5
TR= 712 anni
Edificio 5 piani
Terreno tipo C
Fa (kg)
PIANI PISTOIA (PT) AULLA (MS) FOLIGNO (PG)
PT 692 764 945
P5 1343 1482 1832
CARATTERISTICHE PANNELLI
fk=1,0 N/mm2 Muratura scarsa qualità
s = 0,25 m
l = 4,0 m
h= 3,0 m
DETERMINAZIONE FORZA ORIZZONTALE Fa
CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
Calcolata Fa si dimensionano i FISSAGGI
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CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
DIMENSIONAMENTO DEI FISSAGGI: MODELLAZIONE E CALCOLO DEL SISTEMA DI FISSAGGIO
Vista frontale e laterale del modello
di calcolo
MODELLAZIONE CON IL PROGRAMMA
“MODEST”, SOLUTORE “XFINEST”
COSTRUZIONE DI UN ABACO PER LA DETERMINAZIONE
DEGLI SFORZI SUL SISTEMA DI FISSAGGIO
funzione delle dimensioni del pannello e delle forze sismiche
agenti
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CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
Ipotesi:
•Muratura non efficacemente ammorsata al telaio in c.a.;
•Tamponatura a paramento unico (*);
•Aderenza tra tessuto e pannello di tamponamento (**);
•Meccanismo di collasso della tamponatura per flessione verticale;
•Deformazione dell’asse del pannello che massimizza le azioni taglianti sugli ancoraggi (***).
(*) Nel caso di tamponatura a doppio paramento o a cassetta occorre prevedere l’applicazione del tessuto su entrambi i lati;
(**) L’aderenza può essere realizzata mediante incollaggio del tessuto al pannello e/o diffuso fissaggio meccanico. Sarà cura del tecnico progettista scegliere la soluzione più idonea in funzione della tipologia di tamponatura, stato dell’intonaco preesistente, grado di adesione dell’intonaco alla muratura, caratteristiche della malta e del laterizio, ecc… Si vedano anche le schede tecniche.
(***) Nel calcolo si assume una schematizzazione deformata del pannello al fine di tenere conto dell’insorgere delle sollecitazioni taglianti massime sugli ancoranti, dovute alla flessione in mezzeria dell’asse del pannello;
DIMENSIONAMENTO DEI FISSAGGI: MODELLAZIONE E CALCOLO DEL SISTEMA DI FISSAGGIO
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CONTENIMENTO DEI TAMPONAMENTI E TRAMEZZI
2. DETERMINAZIONE DEI FISSAGGI
• calcolo della forza sismica al metro fa=Fa/l in funzione della lunghezza l del pannello:
fa =1570 kg/4 m =393 kg/m
• Si entra nell’abaco corrispondente h= 3 m, nella colonna fa=400 kg/m e si ricavano:
Nmax=158 kg/m; Vmax=682 kg/m
• Si ricavano le azioni sui tasselli in funzione dell’interasse degli stessi:
Ipotizzando un interasse dei tasselli i=0,50 m si ha:
NEd=Nmax∙i =158 kg/m ∙0,5 m =79 kg
VEd=Vmax∙i =682 kg/m ∙0,5 m =341 kg
• Si eseguono quindi le verifiche sui tasselli
DIMENSIONAMENTO DEI FISSAGGI: ESEMPIO DI CALCOLO
PANNELLO
h=3 m
fa=Fa/l
(kg/m)
400
Nmax (kg/m) 158
Vmax (kg/m) 682
DATI TAMPONATURA:
• dimensioni B=4 m, h=3 m spessore t=30 cm
• azione sismica Fa= 1570 kg.
1. VERIFICA DEL CINEMATISMO DI FLESSIONE VERTICALE (ipotesi di formazione di
cerniera cilindrica in mezzeria della tamponatura)
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I SISTEMI FIBRO-RINFORZATI PIU’ NOTI SUL MERCATO
-Minimo allungamento al fine di garantire l’aderenza
con gli elementi strutturali;
-Incremento della resistenza meccanica degli
elementi strutturali;
-Materiali RIGIDI, che collassano in modo FRAGILE
• FIBRE DI CARBONIO • FIBRE ARAMIDICHE • FIBRE DI VETRO
• FIBRE DI BASALTO
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I PRODOTTI IN POLIESTERE HT
Riduzione dei danni alle persone contenendo in modo FLESSIBILE il collasso delle parti non strutturali
Rin
forz
o in
fib
ra d
i ve
tro
Rin
forz
o c
on
po
lieste
re e
accia
io
I SISTEMI PIU’ RECENTI
• TESSUTO A MAGLIA CHIUSA IN POLIESTERE HT,
RITORTI CON UN FILAMENTO DI ACCIAIO
FLESSIBILITA’ ED ELASTICITA’
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GRAFICI TEST DI LABORATORIO
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Ciclo isteretico nelle prove con RETE IN POLIESTERE HT
I TESSUTI IN POLIESTERE
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I materiali tessili in poliestere HT esistono in varie forme:
I TESSUTI IN POLIESTERE
MAGLIA
3x3 mm Poliestere HT
MAGLIA
4x4 mm Poliestere HT
con INOX
Peso: 520 g/m2
Resistenza a trazione longitudinale: 90,0 kN/m
Allungamento a rottura longitudinale: 26,0% (±2%)
Resistenza a trazione trasversale: 85,0 kN/m
Allungamento a rottura trasversale : 30,0% (±2%)
CLASSE 1 DI REAZIONE AL FUOCO
Peso: 575 g/m2
Resistenza a trazione longitudinale: 110,0 kN/m
Allungamento a rottura longitudinale: 26,5% (±2%)
Resistenza a trazione trasversale: 92,0 kN/m
Allungamento a rottura trasversale : 24,0% (±2%)
CLASSE 1 DI REAZIONE AL FUOCO
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I materiali tessili in poliestere HT esistono in varie forme:
I TESSUTI IN POLIESTERE
MAGLIA
10x10 mm poliestere HT
MAGLIA
10x10 mm Poliestere HT
con INOX
MAGLIA
20x20 mm Poliestere HT
con INOX
Peso: 530 g/m2
Resistenza a trazione longitudinale: 94,0 kN/m
Allungamento a rottura longitudinale: 20,5% (±2%)
Resistenza a trazione trasversale: 92,0 kN/m
Allungamento a rottura trasversale : 23,0% (±2%)
CLASSE 1 DI REAZIONE AL FUOCO
Peso: 310 g/m2
Resistenza a trazione longitudinale: 55,0 kN/m
Allungamento a rottura longitudinale: 14,6% (±2%)
Resistenza a trazione trasversale: 52,6 kN/m
Allungamento a rottura trasversale : 14,9% (±2%)
CLASSE 1 DI REAZIONE AL FUOCO
Peso: 360 g/m2
Resistenza a trazione longitudinale: 19,0 kN/m
Allungamento a rottura longitudinale: 15,0% (±2%)
Resistenza a trazione trasversale: 20,0 kN/m
Allungamento a rottura trasversale : 18,0% (±2%)
CLASSE 1 DI REAZIONE AL FUOCO
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CARATTERISTICHE
TECNICHE UNITA’
AEGIS
«HER
MES"
AEGIS
"ATHENA
"
AEGIS
"ZEUS"
RETE IN
FIBRA DI
CARBONI
O
(maglia
5X5 mm)
RETE IN
FIBRA DI
VETRO
(maglia
33X33 mm)
RETE IN
FIBRA DI
BASALTO
(maglia
10X10 mm)
RETE IN
POLIPROPILENE
PESO (± 5%) g/m2 310 530 575 300 1000 400 100
RESISTENZA A
TRAZIONE LONGIT. kN/m 55,3 94 114 412 105 490 4.5
ALLUNGAMENTO
LONGIT. % 14,6 20.5 26.5 2 1,5 3,5 15
RESISTENZA A
TRAZIONE TRASV. kN/m 52,6 92 92 412 105 490 6
ALLUNGAMENTO
TRASV. % 14,9 23 24 2 1,5 3,5 15
TABELLA COMPARATIVA DI CARATTERISTICHE TECNICHE
I TESSUTI IN POLIESTERE
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Grazie per l’attenzione!