Costruzioni esistenti

Norme Tecniche per le
Costruzioni
Circolare
Capitolo
8 - Costruzioni esistenti
.
1
Articolazione dei documenti
z
Capitolo 8 delle NTC:
(8 pagine) Principi generali ispirati ad un approccio
prestazionale
z
Circolare :
(23 pagine) commentario che spiega gli aspetti
fondamentali e fornisce una guida alla applicazione
del cap. 8 senza però entrare in aspetti tecnici di
dettaglio, che sono trattati in Appendici
z
Appendici alla Circolare :
(48 pagine) procedure e regole di dettaglio
2
NTC e costruzioni esistenti
z
Problema fondamentale
– elevata vulnerabilità (sismica e non solo)
– valore storico, artistico e ambientale
z
Problema complesso
– difficile definizione di regole generali di verifica e di progetto
– uso delle diverse tecnologie di intervento
z
Soluzione contenuta nelle NTC: approccio prestazionale
– poche regole di carattere generale
– alcune indicazioni importanti su valutazione della sicurezza,
progettazione ed esecuzione degli interventi
z
Novità importanti
– Introduzione dei concetti di adeguamento, miglioramento e
intervento locale anche per azioni non sismiche
3
1976
PREVISIONI
SU BASE
SCIENTIFICA
2003
1962
Reticolo
1980
5 Km x 5 Km
>1980
4
2008
Indice del Commentario
z
z
z
z
8.1 Oggetto
8.2 Criteri generali
8.3 Valutazione della sicurezza
8.4 Classificazione degli interventi
– 8.4.1 Intervento di adeguamento
– 8.4.2 Intervento di miglioramento
– 8.4.3 Riparazione o intervento locale
z
8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza e la
redazione dei progetti
–
–
–
–
–
z
8.5.1 Analisi storico-critica
8.5.2 Rilievo
8.5.3 Caratterizzazione meccanica dei materiali
8.5.4 Livelli di conoscenza e fattori di confidenza
8.5.5 Azioni
8.6 Materiali
5
Indice del Commentario (cont.)
z
8.7 Valutazione e progettazione in presenza di azioni sismiche
– 8.7.1 Costruzioni in muratura
•
•
•
•
•
•
•
•
•
8.7.1.1 Requisiti di sicurezza
8.7.1.2 Azione sismica
8.7.1.3 Combinazione delle azioni
8.7.1.4 Analisi sismica globale e criteri di verifica
8.7.1.5 Modelli di capacità per la valutazione
8.7.1.6 Analisi dei meccanismi locali
8.7.1.7 Edifici semplici
8.7.1.8 Criteri per la scelta dell’intervento
8.7.1.9 Modelli di capacità per il rinforzo
– 8.7.2 Costruzioni in cemento armato o in acciaio
•
•
•
•
•
•
•
8.7.2.1 Requisiti di sicurezza
8.7.2.2 Azione sismica
8.7.2.3 Combinazione delle azioni
8.7.2.4 Metodi di analisi e criteri di verifica
8.7.2.5 Modelli di capacità per la valutazione di edifici in cls. armato
8.7.2.6 Modelli di capacità per il rinforzo di edifici in cls. armato
8.7.2.7 Modelli per la valutazione di capacità di edifici in acciaio
– 8.7.3 Edifici misti
– 8.7.4 Criteri e tipi d’intervento
– 8.7.5 Progetto dell’intervento
6
8.1 Oggetto
NTC
Il presente capitolo definisce i
criteri generali per la
valutazione della sicurezza e
per la progettazione,
l’esecuzione ed il collaudo degli
interventi sulle costruzioni
esistenti.
È definita costruzione esistente
quella che abbia, alla data della
redazione della valutazione di
sicurezza e/o del progetto di
intervento, la struttura
completamente realizzata.
Commentario
Per edifici in c.a. ed in acciaio in
costruzione, si intende struttura
completamente realizzata quella per cui,
alla data della redazione della valutazione
di sicurezza e/o del progetto di intervento,
è stata redatta la relazione a struttura
ultimata ai sensi dell’art. 65 del D.P.R. 6
giugno 2001 n. 380.
Per edifici in muratura in costruzione, si
intende struttura completamente
realizzata quella per cui, alla data della
redazione della valutazione di sicurezza
e/o del progetto di intervento, è stato
redatto il certificato di collaudo statico ai
sensi del capitolo 4 del D.M. 20
novembre 1987 o ai sensi delle Norme
Tecniche per le Costruzioni.
7
8.2 Criteri generali
Si dovrà prevedere l’impiego di
metodi di analisi e di verifica
dipendenti dalla completezza e
dall’affidabilità dell’informazione
disponibile e l’uso, nelle
verifiche di sicurezza, di
adeguati “fattori di
confidenza”, che modificano i
parametri di capacità in
funzione del livello di
conoscenza relativo a
geometria, dettagli costruttivi e
materiali.
La valutazione della sicurezza ed il
progetto degli interventi sono
normalmente affetti da un grado di
incertezza diverso, non necessariamente
maggiore, da quello degli edifici di nuova
progettazione.
L’esistenza di fatto della struttura
comporta la possibilità di determinare le
effettive caratteristiche meccaniche dei
materiali e delle diverse parti strutturali.
Nelle costruzioni esistenti è cruciale la
conoscenza della struttura (geometria e
dettagli costruttivi) e dei materiali che la
costituiscono (calcestruzzo, acciaio,
mattoni, malta). È per questo che viene
introdotta un’altra categoria di fattori, i
“fattori di confidenza”, strettamente
legati al livello di conoscenza conseguito
8
nelle indagini conoscitive
8.3 Valutazione sicurezza
La valutazione della sicurezza e
la progettazione degli interventi
sulle costruzioni esistenti
potranno essere eseguiti con
riferimento ai soli SLU.
Le Verifiche agli SLU possono
essere eseguite rispetto alla
condizione di SLV o, in
alternativa, alla condizione di
SLC.
Le costruzioni esistenti devono
essere sottoposte a valutazione
della sicurezza quando
ricorrano condizioni di grave
riduzione della sicurezza
determinate da una delle
seguenti situazioni: ……..
Valutazione della sicurezza =
procedimento quantitativo volto a:
stabilire se una struttura esistente è in
grado di resistere alle combinazioni delle
azioni di progetto contenute nelle presenti
norme,
oppure
determinare l’entità massima delle
azioni…. che la struttura è capace di
sostenere, con i margini di sicurezza
richiesti dalle presenti norme, definiti dai
coefficienti parziali di sicurezza sulle
azioni e sui materiali.
Lo Stato limite di collasso viene
considerato solo per costruzioni in
calcestruzzo armato o in acciaio.
9
8.4 Classificazione interventi
Categorie di intervento:
– interventi di adeguamento atti
a conseguire i livelli di sicurezza
previsti dalle presenti norme;
– interventi di miglioramento atti
ad aumentare la sicurezza
strutturale esistente, pur senza
necessariamente raggiungere i
livelli richiesti dalle presenti
norme;
– riparazioni o interventi locali
che interessino elementi isolati,
e che comunque comportino un
miglioramento delle condizioni
di sicurezza
Gli interventi di adeguamento e
miglioramento devono essere
sottoposti a collaudo statico
Interventi primariamente finalizzati
alla eliminazione o riduzione
significativa di carenze gravi
legate ad errori di progetto e di
esecuzione, a degrado, a danni, a
trasformazioni, etc. per poi
prevedere l’eventuale
rafforzamento della struttura
esistente, anche in relazione ad un
mutato impegno strutturale.
Sui beni del patrimonio culturale
vincolato, applicabili “Linee Guida
per la valutazione e riduzione del
rischio sismico del patrimonio
culturale con riferimento alle norme
tecniche per le costruzioni”.
Tali linee guida sono adottabili per
le costruzioni di valenza storicoartistica, anche se non vincolate 10
8.4.1 Intervento di adeguamento
Obbligo di valutazione di
sicurezza e, se necessario,
adeguamento:
– a) sopraelevazione o
ampliamento;
– b) variazioni di classe e/o
destinazione d’uso con
incrementi dei carichi globali in
fondazione superiori al 10%
(obbligo di verifica locale delle
singole parti e/o elementi della
struttura, con variazioni del
carico superiori al 20%)
– c) interventi strutturali volti a
trasformare la costruzione
mediante un insieme
sistematico di opere che portino
ad un organismo edilizio diverso
dal precedente.
Le sopraelevazioni, nonché gli
interventi che comportano un
aumento del numero di piani,
sono ammissibili solamente ove
siano compatibili con gli
strumenti urbanistici.
Non è, in generale, necessario
il soddisfacimento delle
prescrizioni sui dettagli
costruttivi purché siano
garantite le prestazioni in
termini di resistenza, duttilità e
deformabilità previste per i vari
stati limite.
11
8.4.2 Intervento di miglioramento
Miglioramento = interventi
finalizzati ad accrescere la
capacità di resistenza delle
strutture esistenti alle azioni
considerate.
Miglioramento possibile se non
obbligatorio adeguamento.
Il progetto e la valutazione della
sicurezza dovranno essere
estesi a tutte le parti della
struttura potenzialmente
interessate da modifiche di
comportamento, nonché alla
struttura nel suo insieme.
Nel caso di intervento di
miglioramento sismico,
valutazione della sicurezza
riguarda struttura nel suo
insieme e possibili meccanismi
locali.
Ricadono anche interventi che
variano significativamente la
rigidezza, la resistenza e/o la
duttilità dei singoli elementi o
parti strutturali e/o introducono
nuovi elementi strutturali, così
che il comportamento strutturale
locale o globale ne sia
significativamente variato.
12
8.4.3 Riparazione/Interventi locali
Riguardano singole parti e/o
elementi della struttura.
Il progetto e la valutazione sono
riferiti alle sole parti interessate
e documentano che non siano
prodotte sostanziali modifiche al
comportamento delle altre parti
e della struttura nel suo
insieme.
Relazione di cui al par. 8.3
limitata alle sole parti
interessate.
Può rientrare anche la
sostituzione di coperture e solai
senza variazione significativa di
rigidezza, né aumento dei
carichi verticali.
Ricadono gli interventi di
ripristino o rinforzo delle
connessioni tra elementi
strutturali diversi.
Apertura di un vano in una
parete muraria, accompagnata
da opportuni rinforzi, possono
rientrare se non cambia
rigidezza e resistenza e
capacità di deformazione non 13
peggiorano.
8.5 Valutazione e progettazione
8.5.1 Analisi storico-critica
8.5.2 Rilievo
8.5.3 Caratterizzazione
meccanica dei materiali
8.5.4 Livelli di conoscenza e
fattori di confidenza
8.5.5 Azioni
8.6 Materiali
8.7 Valutazione e progettazione
in presenza di azioni sismiche
8.7.1 Costruzioni in muratura
8.7.2 Costruzioni in cemento
armato o in acciaio
8.7.3 Edifici misti
8.7.4 Criteri e tipi d’intervento
8.7.5 Progetto dell’intervento
8.5.1
8.5.2
8.5.3 Vedi Appendice 8.B
.
8.5.4 Vedi Appendice 8.A
.
8.5.5
8.6
8.7
.
8.7.1 Vedi App. 8.C, 8.D. 8.E
8.7.2 Vedi App. 8.F, 8.G, 8.H
.
8.7.3
8.7.4 Vedi Appendice 8.I
8.7.5
14
I dati necessari per la valutazione
Le fonti di informazione
Le fonti da considerare per la acquisizione dei dati necessari sono
9Documenti di progetto
9Rilievo strutturale
9Prove in situ e in laboratorio
15
LIVELLI DI CONOSCENZA
C.a. e acciaio
informazione disponibile / metodi di analisi ammessi / fattori di confidenza
Livello di
Conoscenza
LC1
LC2
LC3
Geometria
(carpenterie)
Dettagli strutturali
Proprietà dei materiali
Metodi di analisi
FC
Progetto simulato in
accordo alle norme
dell’epoca
e
limitate verifiche insitu
Valori usuali per la
pratica costruttiva
dell’epoca
e
limitate prove in-situ
Analisi lineare
statica o dinamica
1.35
Disegni costruttivi
Da disegni di
incompleti
carpenteria
con
originali con rilievo limitate verifiche in
visivo a campione
situ
oppure
oppure
rilievo ex-novo estese verifiche in-situ
completo
Disegni costruttivi
completi
con
limitate verifiche in
situ
oppure
esaustive verifiche insitu
Dalle specifiche originali
di progetto o dai
certificati di prova
originali1
con
limitate prove in-situ
oppure
estese prove in-situ
Dai certificati di prova
originali o dalle
specifiche originali di
progetto
con
estese prove in situ
oppure
esaustive prove in-situ
Tutti
1.20
Tutti
1.00
16
Livello di
Geometria
Conoscenza
Dettagli
costruttivi
Proprietà dei materiali
Metodi di
analisi
FC
Indagini in situ limitate
LC1
verifiche in situ
limitate
LC2
LC3
Rilievo
muratura,
volte, solai,
scale.
Individuazio
ne carichi
gravanti su
ogni
elemento di
verifiche in situ
parete
Individuazio estese ed
ne tipologia esaustive
fondazioni.
Rilievo
eventuale
quadro
fessurativo e
deformativo.
Resistenza: valore minimo di Tabella 8.B.1
Modulo elastico: valore medio intervallo di
Tabella 8.B.1
Indagini in situ estese
1.35
Resistenza: valore medio intervallo di Tabella
8.B.1
Modulo elastico: media delle prove o valore
medio intervallo di Tabella 8.B.1
Indagini in situ esaustive
1.20
caso a) (disponibili 3 o più valori sperimentali di
resistenza)
Resistenza: media dei risultati delle prove
Modulo elastico: media delle prove o valore
medio intervallo di Tabella 8.B.1
caso b) (disponibili 2 valori sperimentali di
resistenza)
Resistenza: se valore medio sperimentale
compreso in intervallo di Tabella 8.B.1, valore
medio dell’intervallo di Tabella 8.B.1;
se valore medio sperimentale maggiore di estremo
superiore intervallo, quest’ultimo;
se valore medio sperimentale inferiore al minimo
dell'intervallo, valore medio sperimentale.
Modulo elastico: come LC3 – caso a).
caso c) (disponibile 1 valore sperimentale di
resistenza)
Resistenza: se valore sperimentale compreso in
intervallo di Tabella 8.B.1, oppure superiore,
valore medio dell'intervallo;
se valore sperimentale inferiore al minimo
dell'intervallo, valore sperimentale.
Modulo elastico: come LC3 – caso a).
Tutti
1.00
17
Muratura
8.B - Proprietà meccaniche muratura
fm
(N/cm 2)
Min-max
τ0
(N/cm 2)
min-max
E
(N/mm 2)
min-max
G
(N/mm 2)
min-max
Muratura in pietrame disordinata (ciottoli, pietre erratiche
e irregolari)
100
180
2,0
3,2
690
1050
230
350
19
Muratura a conci sbozzati, con paramento di limitato
spessore e nucleo interno
200
300
3,5
5,1
1020
1440
340
480
20
Muratura in pietre a spacco con buona tessitura
260
380
5,6
7,4
1500
1980
500
660
21
Muratura a conci di pietra tenera (tufo, calcarenite, ecc.)
140
240
2,8
4,2
900
1260
300
420
16
Muratura a blocchi lapidei squadrati
600
800
9,0
12,0
2400
3200
780
940
22
Muratura in mattoni pieni e malta di calce
240
400
6,0
9,2
1200
1800
400
600
18
Muratura in mattoni semipieni con malta cementizia
(es.: doppio UNI foratura ≤ 40%)
500
800
24
32
3500
5600
875
1400
15
Muratura in blocchi laterizi semipieni (perc. foratura <
45%)
400
600
30,0
40,0
3600
5400
1080
1620
12
Muratura in blocchi laterizi semipieni, con giunti verticali
a secco (perc. foratura < 45%)
300
400
10,0
13,0
2700
3600
810
1080
11
Muratura in blocchi di calcestruzzo o argilla espansa
(perc. foratura tra 45% e 65%)
150
200
9,5
12,5
1200
1600
300
400
12
Muratura in blocchi di calcestruzzo semipieni
(foratura < 45%)
300
440
18,0
24,0
2400
3520
600
880
Tipologia di muratura
w
(kN/m3)
18
14
8.C – Aggregati edilizi
z
Aggregato edilizio
– insieme di parti risultato di una genesi articolata e non unitaria
z
Analisi di un edificio facente parte di un aggregato
– possibili interazioni derivanti dalla contiguità strutturale (schiere)
z
Individuazione dell’unità strutturale
–
–
–
–
z
unitarietà del comportamento strutturale
tipologia costruttiva
continuità da cielo a terra per il flusso dei carichi verticali
di norma delimitata da spazi aperti, giunti strutturali, edifici contigui
caratterizzati da tipologie strutturali, materiali o epoche diverse
Verifica globale semplificata
– analisi statica non lineare analizzando e verificando separatamente
ciascun interpiano dell'edificio
– si trascura la variazione della forza assiale nei maschi
19
8.E – Consolidamento muratura
z
z
z
z
z
z
z
z
z
z
z
z
Riduzione delle carenze dei collegamenti
Riduzione delle spinte di archi e volte
Riduzione della eccessiva deformabilità dei solai
Interventi in copertura
Modifica della distribuzione degli elementi verticali
resistenti
Incremento della resistenza nei maschi murari
Pilastri e colonne
Rinforzo delle pareti intorno alle aperture
Interventi alle scale
Collegamenti degli elementi non strutturali
Interventi in fondazione
Giunti sismici
20
8.G – Rinforzo elementi c.a.
z
Obiettivi
–
–
–
–
z
z
z
aumento della capacità portante verticale
aumento della resistenza a flessione e/o taglio;
aumento della capacità deformativa
miglioramento dell’efficienza delle giunzioni per
sovrapposizione
Incamiciatura in c.a
Incamiciatura in acciaio
Placcatura e fasciatura in materiali
fibrorinforzati
21
α=0 se staffe inefficaci
Modelli
à deformativa
θ ridotta deldi
15%capacit
se dettagli
u
non antisimici
My
Muθu moltiplicata
per
0.025 ⋅ min( 40, l o / d bL )
Rotazione ultima
ν = N /( Ac f c )
lo sforzo assiale normalizzato agente su tutta la sezione Ac
se scarsa sovrapposizione ω = A f /(bhf )
percentuali meccaniche di armatura
s y
c
in barre nervate
percentuali meccaniche di armatura
ω′ = As′ f y /(bhf c )
θu moltiplicata per
Importanza del Taglio (complessa)
Lv
percentuale di armatura trasversale
ρ sx = Asx bw sh
0.02 ⋅ [10 + min( 40, l o / d bL )]
(che fa diminuire
la duttilità)
φu se scarsa sovrapposizione
percentuale di eventuali armature diagonali
ρd
in barre nervate
φy
2
⎛
sh ⎞⎛
sh ⎞⎛⎜ ∑ bi ⎞⎟
⎜
⎟
⎜
⎟
α = ⎜1 −
⎟⎜1 −
⎟ 1−
⎝ 2bo ⎠⎝ 2ho ⎠⎜⎝ 6hobo ⎟⎠
Importanza dello sforzo normale
(che fa dimunire la duttilità)
Lpl
Lv
fattoredelle
di efficienza
del confinamento
Importanza
staffe
(che fanno aumentare la duttilità)
Importanza dell’armatura compressa
(che fa aumentare la duttilità)
1
ν ⎡ max(0,01;ω') ⎤
fc ⎥
θum = 0,016⋅(0,3 )⎢
γel
⎣ max(0,01;ω) ⎦
0.225
0,35
⎛ LV ⎞
⎜ ⎟
⎝ h ⎠
⎞
⎛
⎜ αρ f yw ⎟
⎟⎟
⎜⎜ sx
f
c ⎠
⎝
25
(1,25100ρd )
8.H – Ponti
z
In caso di interventi antisismici
– preferibile l’adeguamento
– accettabile il miglioramento
• se si interviene su tutto un ramo con risorse limitate,
purché livelli di sicurezza uniformi
z
z
z
Livello di conoscenza e fattore di confidenza
Modello strutturale
Metodi di analisi e criteri di verifica
23
Componente
8.I – Elementi
non strutturali
e impianti
Raccomandazioni
per la valutazione
e l’adeguamento di
componenti
esistenti e
l’ancoraggio di
componenti nuovi
Vulnerabilità(1)
Importanza
Costo &
interruzione
per
l’adeguamento
Valutazione /
adeguamento
se esistenti
nelle zone(2):
Ancoraggi se
nuovi nelle
zone(2,3):
Apparecchiature e rifornimenti medici
Scaffali per stoccaggio
di medicinali e altri
importanti materiali
medici di scorta
Apparecchiature
mediche
Alta
Alta
Basso
1
2
1
2
3
Variabile
Alta
Variabile
1
2
1
2
3
2
1
2
3
1
2
3
Componenti fissati al pavimento o sul tetto(4)
Caldaie
Media
Medio-alta
Basso
1
Cabine contenenti i
trasformatori elettrici
Bassa
Alta
Medio-basso
1
Tipici componenti da
installarsi sul pavimento
o sul tetto montati su
isolatori per le
vibrazioni
Medio-alta
Media
Medio-basso
1
2
1
2
3
Tipici componenti o
serbatoi fissati al
pavimento o installati
sul tetto con un rapporto
di ribaltamento >1.6,
componenti soggetti al
ribaltamento
Alta
Media
Basso
1
2
1
2
3
Tipici componenti o
serbatoi fissati al
pavimento o installati
sul tetto con un rapporto
di ribaltamento tra 1 e
1.6.
Media
Media
Basso
1
2
1
2
3
Tipici componenti o
serbatoi fissati al
pavimento o installati
sul tetto con un rapporto
di ribaltamento < 1
Media
Media
Basso
1
2
1
2
Medio-bassa
Variabile
Medio-alto
Pedane d’appoggio
24
(continua nella pagina seguente)
1
2
Criterio di
confronto
8.I – Elementi
non strutturali
e impianti
Alternative per
la limitazione
del rischio di
fuoriuscite di
gas
Valvole ad
attivazione
manuale
Valvole
sismiche ad
attivazione
automatica
Valvole ad
eccesso di flusso
(istallazione al
contatore)
Valvole ad
Sensori di
eccesso di flusso metano
(istallazione
all’apparecchio)
Sistemi ibridi
Principio di
Sono istallate
funzionamento dal fornitore in
corrispondenza
di ogni
contatore
Interrompono
automaticamente
il flusso del gas
quando
avvertono una
eccitazione
sismica al di
sopra di una
soglia di taratura
Interrompono
automaticamente
il flusso di gas
se un danno
provoca, a valle
del dispositivo,
una perdita di
entità superiore
ad una soglia di
taratura
Interrompono
automaticamente
il flusso di gas se
un danno
provoca, a valle
del dispositivo,
una perdita di
entità superiore
ad una soglia di
taratura
Sistema
modulare
costituito da
una unità
centrale di
controllo,
sensori,
dispositivi di
controllo e di
allarme
Requisiti di
Nessuno, in
installazione e quanto già
manutenzione previste come
parte
dell’impianto
Installazione da
parte di
personale
qualificato
Installazione da Installazione
Installazione
parte di
anche da parte
anche da parte
personale
dell’utente.
dell’utente.
qualificato.
Devono essere
Devono essere dimensionate per
dimensionate
uno specifico
per uno
carico di lavoro
specifico carico dell’apparecchio
di lavoro
e adeguate in
dell’impianto e caso di
adeguate in caso modifiche
di modifiche
dell’apparecchio.
dell’impianto.
Di solito
istallazione da
parte di
personale
qualificato (se
in
associazione
con dispositivi
di
intercettazione
automatica)
Interrompono il
flusso solo
quando si
verificano
condizioni di
pericolo dovute
ad una perdita di
gas.
Interrompono il
flusso solo
quando si
verificano
condizioni di
pericolo dovute
ad una perdita di
gas.
Devono essere
certificate in
base ad uno
standard
Devono essere
certificate in
base ad uno
standard
Sono
modulari e
possono
essere
personalizzati
per varie
esigenze.
Ogni modulo
è dotato di
funzioni
specifiche.
Benefici
Presenti in
Interrompono il
ogni impianto. flusso quando il
livello di
Istruzioni per
eccitazione
il loro utilizzo
potrebbe essere
di solito sono
sufficiente a
presenti nelle
danneggiare le
informazioni
tubature del gas.
divulgate dal
fornitore.
Devono essere
certificate in
base ad uno
standard
(continua nella pagina seguente)
Individuano la
elevata
concentrazione
di gas metano
e producono
un segnale di
allarme
Avvisano
l’utente
quando si
verifica una
situazione
potenzialmente
pericolosa,
lasciandogli la
scelta su come
intervenire.
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