Impiantistica per i Beni Culturali

Transcript

10/02/2012
Lombardia Eccellente
Progetto Buone Prassi per il Lavoro del Futuro
Impiantistica per i Beni Culturali:
coniugazioni possibili
Modulo III
Uno sguardo al contenitore:
forma e struttura
9-11 Febbraio 2012
Ing. Fausto Minelli – Università di Brescia
CORSO DI ALTA FORMAZIONE
Impiantistica per i Beni Culturali: coniugazioni possibili
LOMBARDIA ECCELLENTE - PROGETTO BUONE PRATICHE PER IL LAVORO DEL FUTURO
CON LA COLLABORAZIONE DI
CON IL PATROCINIO DI
Analisi dei quadri fessurativi
Ing. Alessandra Marini e
Ing. Fausto Minelli
CON LA COLLABORAZIONE DI
CON IL PATROCINIO DI
1
10/02/2012
SOMMARIO
SOMMARIO
- INCATENAMENTI NELL’EDIFICATO STORICO
- COMPORTAMENTO ARCHI E VOLTE
- DISSESTI NELLE STRUTTURE MURARIE
- RILIEVO DEI QUADRI FESSURATIVI
- INTERPRETAZIONE DEI QUADRI FESSURATIVI
- COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA
- ANALISI DELLE CARENZE
- ANALISI DI VULNERABILITA’
- MIGLIORAMENTO SISMICO DEGLI EDIFICI
- INCATENAMENTO DELLE MURATURE
- DIAFRAMMI DI PIANO
- COPERTURE ANTISISMICHE
Interpretazione dei quadri fessurativi
DISSESTI NELLE STRUTTURE MURARIE
RILIEVO DEI QUADRI FESSURATIVI
-Tracciamento dei quadri fessurativi
- Tecniche di monitoraggio
- Quadri stabili o instabili
INTERPRETAZIONE DEI QUADRI FESSURATIVI
Molteplici cause:
-Carichi verticali: rotture per schiacciamento, pressoflessione, instabilità,
rotture in corrispondenza dei carichi concentrati, rotture del materiale di
rivestimento.
-Cedimenti di fondazione: cedimenti lunghi e corti
-Carico termico, pareti continue e rivestimenti
-Carichi orizzontali:
Azione sismica,
Presenza di archi e volte
Presenza di coperture spingenti.
2
10/02/2012
Dissesti nelle strutture murarie
Classificazione fessure:
- vecchie (scure con cigli fessurativi
consumati) e nuove
(bianche e frastagliate);
- stuccate - riaperte
- passanti o superficiali
- pronunciate o cavillature
Rappresentazione:
-Isolare i quadri fessurativi
di differente severità su
differenti Layer.
(La visualizzazione dei soli layer contenenti
le fessure più severe consente in generale
di interpretare il quadro fessurativo).
- isolamento blocchi rigidi
1
2
3
Rimedi:
-Eliminazione delle cause, a meno che il fenomeno non sia esaurito
Dissesti nelle strutture murarie
SCOMPOSIZIONE IN BLOCCHI
1
2
3
Direzione degli spostamenti
[Ref. 1]
3
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QUADRI FESSURATIVI
COMPRESSIONE SEMPLICE
TAGLIO
A
COMPRESSIONE E TAGLIO
B
C
TRAZIONE
D
[Ref. 1]
Rilievo dei quadri fessurativi
Monitoraggio delle strutture
Spostamenti verticali e orizzontali, fuori piombo, apertura di fessura
-Operazione necessaria per la verifica della presenza di cedimenti in atto.
-Prima durante e dopo l’intervento di recupero. Importante per la verifica
della corretta rimozione delle cause scatenanti i dissesti.
s
s
Progressione
accelerata
Quadro fessurativo in
evoluzione
t
s
Progressione
Ritardata
t
Quadro fessurativo in
evoluzione
t
Progressione inizialmente
uniforme, poi stabile
Quadro fessurativo
stabilizzato
4
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CARICHI VERTICALI
CEDIMENTI IN FONDAZIONE
CAUSE DEI DISSESTI
CARICO TERMICO
CARICHI ORIZZONTALI
Archi e volte
Coperture spingenti
Sisma
Carichi verticali
Schiacciamento per
peso proprio
A
[Ref. 2]
5
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Carichi verticali
Schiacciamento per
peso proprio
Disfacimento
di un paramento
Marcato spanciamento
di un paramento
[Ref. 3]
Carichi verticali
Schiacciamento per
sovraccarichi localizzati
[Ref. 1]
(Mastrodicasa)
6
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Carichi verticali
Pressoflessione
[Ref. 1]
Carichi verticali
Instabilità degli elementi verticali compressi
[Ref. 1]
7
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Carichi verticali
Rottura per sollecitazioni taglianti
Si distinguono due principali modalità di rottura:
a) per fessurazione diagonale
b) per taglio-scorrimento
[Ref.6]
Carichi verticali
CONCENTRAZIONE DEGLI SFORZI SUL RIVESTIMENTO
N
N
1
1
1
2
1
2
N
N
1
1
2
2
1 muratura 1 muratura
1 marmo
muratura
2 materiale non
materiale non 2coeso
2 coeso
E1 >> E2
Il carico è sostenuto dai
paramenti di muratura
esterni
1 marmo
2 muratura
E1 >> E2
Il carico è sostenuto dal rivestimento
Rischio di instabilizzazione ed
espulsione
della lastra di marmo
8
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Cedimenti in fondazione
COMPONENTI DEL MOTO:
• TRASLAZIONE VERTICALE
(la “fessura scende verso il corpo
in posto”)
• ROTAZIONE
(origine di fuori-piombo)
• TRASCINAMENTO –
TRASLAZIONE ORIZZONTALE
IN FUNZIONE DI L/H – CLASSIFICAZIONE DI CEDIMENTI LUNGHI O CORTI
CEDIMENTI CORTI
PREDOMINA IL TAGLIO
CEDIMENTI LUNGHI
PREDOMINA LA FLESSIONE
9
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Traslazione verticale intermedia
[Ref. 3]
(da Sito Vigili del Fuoco di Bergamo)
Traslazione verticale terminale
[Ref. 3]
(Ing. De Angelis - Sito Vigili del Fuoco di Bergamo)
10
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[Ref. 4]
Cedimento d’angolo
[Ref. 4]
11
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RUOLO DELLA DIMENSIONE DELLE APERTURE
FLESSIONE
TAGLIO
andamento
intermedio
[Ref. 3]
FESSURAZIONE PER TAGLIO
12
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FESSURAZIONE PER FLESSIONE
CEDIMENTI IN PRESENZA DI APERTURE
[Ref. 3]
13
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(Lagomarsino)
Lesione sotto ad una finestra
(Lagomarsino)
Lesione sopra ad una porta
[Ref. 2]
(Lagomarsino)
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CEDIMENTO DEL PIEDRITTO DI UN ARCO
ANALISI DEL QUADRO FESSURATIVO DI EDIFICI ADIACENTI
W2
W1
W1 < W2
STRUTTURE COSTRUITE
CONTEMPORANEAMENTE
W2
W1
W1 < W 2
W1 COSTRUITA DOPO W2
SU TERRENO NON CONSOLIDATO
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TRASLAZIONE ORIZZONTALE TRASVERSALE
CEDIMENTI LUNGHI
CEDIMENTI CORTI
[Ref. 3]
TRASLAZIONE ORIZZONTALE TRASVERSALE
CEDIMENTI LUNGHI
CEDIMENTI CORTI
[Ref. 3]
16
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ROTAZIONE
[Ref. 3]
Carico termico
Pareti continue
L = 15 - 30 m
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Carichi orizzontali
Spinta di archi e volte
[Ref. 1]
[Ref. 2]
Carichi orizzontali
Coperture spingenti
[Ref. 5]
18
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Carichi orizzontali
Copertura spingente: spinta delle travi di displuvio, dei puntoni
spinta su muro a doppio paramento
[Ref.5]
Carichi orizzontali
Spinta di terrapieni
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Riferimenti bibliografici
1.
2.
3.
4.
5.
6.
prof. Giuseppina Uva. Lezione su Dissesti degli edifici in muratura. Politecnico di Bari- Facoltà di
Architettura. Venerdì 19 Dicembre 2004
G. Cigni. Il consolidameto murario. Tecniche di intervento. Ed. kappa. Roma 1978
S. Mastrodicasa. Dissesti statici delle strutture edilizie. Hoepli Ed. Milano, 1983.
Manuale Regione Umbria. Guerrieri (a cura di). Manuale per la riabilitazione e la ricostruzione postsismica degli edifici. Regione Umbria. DEI. Tipografia del Genio Civile, 1999.
Manuale Regione Marche. Repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi
costi negli edifici in muratura, Sisma Marche 1997, Decreto del Commissario Delegato per gli interventi
di Protezine Civile n. 28 del 10 aprile 2002, Regione Marche, 2007.
Prof. Ing. Guido Magenes. EDIFICI CON STRUTTURA IEDIFICI CON STRUTTURA IN MURATURA .Lezione
pressol’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo. IX CORSO DI AGGIORNAMENTO
PROFESSIONALE “L’Ingegneria e la Sicurezza Sismica” Novembre 2003
Costruzioni esistenti in muratura
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RIFERIMENTI TECNICI
RIFERIMENTI TECNICI:
- NORME TECNICHE COSTRUZIONI – NTC 2008
- EUROCODICE 6 – EC6
- LINEE GUIDA PER LA VALUTAZIONE E RIDUZIONE DEL RISCHIO
SISMICO DEL PATRIMONIO CULTURALE con riferimento alle
norme tecniche per le costruzioni
RIFERIMENTI TECNICI
LINEE GUIDA PER LA VALUTAZIONE E RIDUZIONE DEL RISCHIO
SISMICO DEL PATRIMONIO CULTURALE con riferimento alle norme
tecniche per le costruzioni
Concetto di RESTAURO in continua evoluzione:
Immagine  Restauro Stilistico (‘700-‘800)
Destinazioni d’uso  Restauro Filologico
Materia  Conservatori
 LINEE GUIDA: TEORIA DELLA CONSERVAZIONE
Restauro STILISTICO
Carcassonne – Viollet Le Duc
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RIFERIMENTI TECNICI
1902
1912
RIFERIMENTI TECNICI
LINEE GUIDA:
Obiettivo dell’intervento di conservazione
dal punto di vista della riabilitazione
strutturale:
garantire la sicurezza, preservando oltre
che il bene materiale anche il
funzionamento strutturale.
 si operano inevitabilmente
scelte di compromesso
 Si richiede che ogni scelta sia
ben documentata
“Manifesto della Conservazione”
Palazzo della Ragione - Marco Dezzi Bardeschi
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RIFERIMENTI TECNICI
LINEE GUIDA:
SCELTA DELLA DESTINAZIONE D’USO
Dalla scelta della destinazione d’uso dipendono:
carichi,
impianti,
sicurezza strutturale,
rapporti aereo illuminanti,
vie di fuga,
servizi, ascensori,
accessi e strutture per handicappati,
isolamento termico ed acustico,
protezione dall’incendio,
costo finale dell’intervento conservativo
etc…
 Possibilità di delocalizzare le funzioni rilevanti o strategiche
NTC 2008
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NTC 2008
LIVELLO DI APPROFONDIMENTO DELLE INDAGINI
LIVELLO DI CONOSCENZA – LC1,LC2,LC3
 FATTORI DI CONFIDENZA – FC
BENI MONUMENTALI – FC differenti
NTC 2008
BENI MONUMENTALI – SLDB danno bene artistico
24
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NTC 2008
Sono individuate tre categorie di intervento:
 Adeguamento
 Miglioramento
 Riparazione
 Collaudo statico obbligatorio sia per gli
interventi di adeguamento che per quelli di
miglioramento.
NTC 2008
 Ricerca archivistica:
disegni originali di progetto
ricostruzione la storia progettuale e costruttiva
identificazione fasi edilizie (storia destinazioni d’uso)
storie di carico (ex: terremoti)
 Considerazioni sullo sviluppo storico del quartiere in cui l’edificio è situato.
 Regole dell’arte locali e storia delle tecniche.
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RILIEVO
Analisi STRATIGRAFICA e
Ricostruzione FILOLOGICA
RILIEVO:
 GEOMETRICO
 STRUTTURALE e dei dettagli costruttivi
 MATERICO
 DEL DEGRADO
 QUADRI FESSURATIVI E DEFORMATIVI ed
interpretazione
 EIDOTIPO (con edifici in adiacenza)
 MONITORAGGIO
Fasi della conoscenza: non sequenziali ma integrate.
quadri fessurativi e deformativi
Classificazione fessure:
- vecchie (scure con cigli fessurativi
consumati) e nuove
(bianche e frastagliate);
- stuccate - riaperte
- passanti o superficiali
- pronunciate o cavillature
Rappresentazione:
1
2
3
-Isolare i quadri fessurativi
di differente severità su
differenti Layer. (La visualizzazione
dei soli layer contenenti le fessure più severe consente in generale
di interpretare il quadro fessurativo).
- Isolamento blocchi rigidi : identificazione di sottostrutture
- descrizione delle lesioni: distacco, rotazione, scorrimento nel o fuori del piano
- descrizione delle deformazioni (fuori piombo, rigonfiamenti, depressioni volte.
 identificazione cinematismi
Rimedi:
- Eliminazione delle cause, a meno che il fenomeno non sia esaurito (esiti monitoraggio)
LINEE GUIDA + CIRCOLARE 2009
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monitoraggio
Monitoraggio del fuori piombo
In funzione del tipo di rischio, le
soglie di pericolosità possono essere
molto diverse.
Telecordinometro
monitoraggio
Monitoraggio del apertura di fessura
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monitoraggio
Monitoraggio allontanamento imposte delle centine
CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI
 Il PIANO DELLE INDAGINI è predisposto nell’ambito di un quadro generale
volto a mostrare le motivazioni e gli obiettivi delle indagini stesse.
 lndagini MINIMAMENTE INVASIVE
 Nel caso in cui vengano effettuate PROVE SULLA STRUTTURA, attendibili ed in
numero statisticamente significativo, i valori delle resistenze meccaniche dei
materiali vengono desunti da queste e prescindono dalle classi discretizzate
previste nelle NTC.
 Per quanto riguarda le costruzioni in muratura, le Regioni possono definire, ad
integrazione della Tabella C8B.1 in Appendice C8B, TABELLE SPECIFICHE PER LE
TIPOLOGIE MURARIE ricorrenti sul territorio regionale.
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Indagini visive
Di particolare importanza risulta la presenza o meno di elementi di collegamento
trasversali (es. diatoni), la forma, tipologia e dimensione degli elementi, la tessitura,
l’orizzontalità delle giaciture, il regolare sfalsamento dei giunti, la qualità e consistenza
della malta.
 Singolo o doppio paramento, con sacco
 con diatoni di collegamento
 Muratura regolare/irregolare
 Muratura listata
 Ammorsatura
Rimozione 100x100cm intonaco:
(1) Interno/esterno  diatoni
(2) Angolate  ammorsatura
Indagini visive
Muratura in pietra squadrata a
tessitura regolare
Muratura in pietra NON squadrata a
tessitura irregolare
29
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Indagini visive
Muratura irregolare
Muratura listata
Nel caso delle MURATURE STORICHE, i valori indicati sono da riferirsi a condizioni di muratura
con malta di scadenti caratteristiche, giunti spessi ed in assenza di ricorsi o listature che, con
passo costante, regolarizzino la tessitura ed in particolare l’orizzontalità dei corsi. Inoltre si
assume che le murature siano a paramenti scollegati, ovvero manchino sistematici elementi di
connessione trasversale (o di ammorsamento per ingranamento tra i paramenti murari).
30
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CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI
Il ruolo delle indagini diagnostiche e
conoscitive nella riabilitazione
strutturale
In collaborazione con Ing. Cominelli
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IL RUOLO DELLE INDAGINI DIAGNOSTICHE E CONOSCITIVE NELLA
RIABILITAZIONE STRUTTURALE
FASE
DIAGNOSTICA
- Individuare la tipologia
strutturale e gli schemi statici
- Valutare gli stati tensionali a
cui è soggetto l’edificio
- Definire le caratteristiche
dei materiali
Valutare la capacità portante della
struttura esistente e la sua idoneità
strutturale
Definire l’intervento di conservazione più
appropriato
PROVE DISTRUTTIVE = metodologie altamente invasive, che
comportano il deterioramento del campione o dell’elemento in esame.
PROVE SEMI DISTRUTTIVE = metodologie lievemente invasive, che
comportano lievi deterioramenti del campione o elemento in esame,
facilmente ripristinabile.
PROVE NON DISTRUTTIVE (NDT) = metodologie non invasive, che non
comportano alcun deterioramento degli elementi in esame.
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CASI DI STUDIO
Il campanile della Chiesa di S. Maria
Assunta sull’isola di Torcello, Venezia
La copertura del Palazzo
della Loggia, Brescia
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ANALISI DEL QUADRO
FESSURATIVO
3-S
4-S
5-S
6° piano
1-S
2-S
1° piano
Armadio
Enel
Z
Area non rilevabile
linea di terra
0
X
MARTINETTI PIATTI
Obiettivi:
- determinare le principali caratteristiche meccaniche di una struttura muraria in
termini di:
stato di sforzo = sm [daN/cm2]
deformabilità = modulo elastico E [MPa]
resistenza = sm,u [daN/cm2]
34
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deformometro
martinetti piatti
50cm
30cm
olio in pressione
Singolo martinetto: determinazione dello stato di sollecitazione
t'
P
Pu
P
t
pressione di
ripristino
b'
deformometro
martinetti piatti
B
50cm
s
30cm
olio in pressione
Il valore di tensione "s" nel punto di prova è espresso dalla seguente relazione:
s = K m × Ka × p
dove:
P
Km = costante che tiene conto delle caratteristiche geometriche del martinetto e della
Pu
P
rigidezza della saldatura
di bordo, determinabile
tramite prova di compressione in
laboratorio;
t
Ka = rapporto tra l‟area in pianta del martinetto e l‟area del taglio;
p = pressione occorrente per ripristinare le originarie
pressione dicondizioni della muratura.
t'
ripristino
b'
s
B
deformometro
martinetti piatti
50cm
30cm
RIABILITAZIONE
STRUTTURALE
olio in pressione
Doppio martinetto: determinazione delle caratteristiche di deformabilità
t'
P
martinetti piatti
P
50cm
t
deformometro
Pu
30cm
olio in pressione
pressione di
ripristino
b'
s
B
P
P
Pu
pressione di
ripristino
b'
B
s
35
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PROVE SONICHE (NDT)
Obiettivi:
- qualificare la morfologia della sezione, individuando la presenza di vuoti, difetti o
lesioni;
- controllare le caratteristiche della muratura dopo interventi di consolidamento
(iniezioni di malte e resine), verificando i cambiamenti delle caratteristiche fisiche
dei materiali.
PROVE SONICHE (NDT)
Realizzando una maglia rettangolare di punti di misura, le indagini soniche possono
fornire un tomogramma sonico, ove attraverso diverse tonalità di colore è possibile
evidenziare le zone con caratteristiche fisico-meccaniche differenti.
Esempio della presenza di una canna fumaria rilevata attraverso l‟utilizzo di una indagine sonica.
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183
PROVE DI INFISSIONE
134
10-O (x=5,45m; z=21,65m)
438
n° colpi
n° colpi
353
14-O (x=3,20m; z=25,62m)
10-O
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
14-O
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
5
1
2
3
Profondità [cm]
11-O (x=5,70m; z=21,50m)
20-O
13-O
14-O
16-O
17-O
18-O
1
525
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
7-O
504
3334
n° colpi
12-O (x=6,15m; z=21,68m)
n° colpi
12-O
11-O
10° piano
8-O
8° piano
3
4
5
6
7
1
8
6
7
8
9
10 11 12
2
3
6-O
4
5
6
2
3
4
5
Profondità [cm]
12-O
1
5-O
2
Profondità [cm]
10-O
4004
9-O
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
n° colpi
527
15-O
12° piano
5
15-O
n° colpi
19-O
14° piano
4
Profondità [cm]
15-O (x=0,60m; z=25,97m)
11-O
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
24-O (x=2,80m; z=6,15m)
7
8
9 10 11 12 13
Profondità [cm]
570
6° piano
544
13-O
n° colpi
13-O (x=3,05m; z=25,83m)
1
1-O
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Profondità [cm]
Profondità [cm]
221
222
2-O
Z
301
3-O
4-O
1° piano
24-O
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
linea di terra
0
X
Prospetto ovest
PROVE DI FLESSIONE E
COMPRESSIONE (UNI EN 1015-11)
F
h
Fl0
a3
con a  40 mm ; lo  100 mm
b
l
s f  1,5
0
F
sc 
h
b
F
a2
con a  40 mm
a
L
b
h
1A
1B
MEDIA
2A
2B
MEDIA
3A
3B
MEDIA
M [g]
b [mm]
h [mm]
L [mm]
l0 [mm]
r[kg/m3]
F [kN]
σ [N/mm2]
477,0
459,4
43,2
41,4
41,9
41,8
152,0
152,0
105,0
105,0
1733,7
1746,5
377,7
361,9
38,0
37,5
42,6
42,2
138,0
136,0
105,0
105,0
1690,7
1681,5
924,5
862,8
51,3
47,7
51,0
51,5
200,0
200,0
130,0
130,0
1766,8
1756,1
1,25
3,17
2,21
1,86
1,27
1,57
2,66
4,28
3,47
2,59
6,90
4,74
4,24
3,00
3,62
3,89
6,60
5,25
37
10/02/2012
PROVE DI COMPRESSIONE SU PORZIONI DI
MURATURA PRELEVATE IN CANTIERE
Obiettivi:
- determinare la resistenza a compressione delle murature esistenti.
Questa prova è in generale SCONSIGLIATA a causa:
- della distruttività della prova;
- della difficoltà di prelievo, conservazione e
trasporto del campione;
- della poca rappresentatività delle reali
condizioni di confinamento e di vincolo della
muratura reale.
CAROTAGGI
Obiettivi:
-osservazione diretta dei materiali costitutivi della sezione muraria e delle principali
caratteristiche del relativo stato di conservazione
Asportazione del mattone
Particolare
Esecuzione del carotaggio
Carote
38
10/02/2012
VIDEOENDOSCOPIE
Obiettivi:
- caratterizzare la stratigrafia della massa muraria e lo stato di conservazione degli
elementi della struttura.
Il Palazzo della Loggia
39
10/02/2012
Il Palazzo della Loggia
INDAGINE STORICA
40
10/02/2012
INDAGINE STORICA
LE STRUTTURE LIGNEE
La valutazione dell‟entità del
degrado delle strutture lignee è
fondamentale per :
decidere la possibiltà di restauro o di
consolidamento statico
decidere il tipo di intervento
valutarne la fattibilità in termini di
tempi e costi
controllo visivo (può fornire solo
un‟idea indicativa)
Metodologie di indagine
carotaggi (distruttiva, onerosa)
test basato sulla penetrazione di un chiodo
infisso col martello (poco dannosa ma
risultati non affidabili)
Necessità di una
metodologia
sperimentale sicura
e ripetibile.
Idea di dare un
supporto scientifico
alla prova del chiodo
PROVA DI
INFISSIONE
41
10/02/2012
PROVA DI INFISSIONE (NDT)
Obiettivo:
- valutare la resistenza del legno, individuando anche l‟estensione e la profondità
dell‟eventuale degrado.
Vantaggi:
- poco onerosa, affidabile, non distruttiva.
tentativo di trovare una possibile correlazione tra i risultati ottenuti
con la prova di infissione e le caratteristiche meccaniche del legno
ottenute con le prove di flessione
Fu [kN] = carico di rottura a flessione
1.5
1
0.5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
numero di colpi
42
10/02/2012
43
10/02/2012
PALAZZO DELLA LOGGIA
Prove di infissione sulla trave perimetrale
n° colpi
(10 e 12 marzo 2010)
Livello di
degrado
<2
DEGRADATO
2<n°c< 8
LOCALMENTE
DEGRADATO
>8
BUONO
ZONA NON ISPEZIONABILE
240
290
50
270
200
270
320
325
415
9743
510
190
530
190
50
110 160
260
123
274
350
280
350
280
430
390
100 240
780
140
230 100 160
Pianta del sottotetto con evidenziato lo stato di degrdo
PROVA DI PERFORAZIONE (NDT)
Obiettivi:
- individuazione delle variazioni di densità interne al legno, lungo un percorso preso in
esame;
- valutazione delle dimensioni della sezione.
Resistograph: misura la resistenza opposta dal legno alla penetrazione di una punta
azionata da un trapano che garantisce velocità di rotazione e avanzamento della
punta costante.
44
10/02/2012
PROVA DI PERFORAZIONE (NDT)
45
10/02/2012
TERMOGRAFIA ALL‟INFRAROSSO (NDT)
L‟analisi termografica permette la valutazione di:
- tessitura muraria sottostante l'intonaco;
- presenza di materiali diversi;
- preesistenze strutturali ed eventuali anomalie costruttive;
- discontinuità, lesioni, cavità;
- distacchi di intonaco;
- stato di conservazione dei paramenti;
- ponti termici;
- fenomeni di umidità, risalita capillare, condensa e infiltrazioni;
- posizione dei condotti di ventilazione all'interno delle murature.
TERMOGRAFIA ALL‟INFRAROSSO
La TERMOGRAFIA IR è una tecnica diagnostica assolutamente non distruttiva
che, misurando la radiazione infrarossa emessa da un corpo, è in grado di
determinarne la temperatura superficiale.
Ogni oggetto con temperatura maggiore dello zero assoluto emette calore: più è
alta la temperatura dell‟oggetto, maggiore è la radiazione IR emessa.
Secondo la legge di Stephan Boltzmann ogni oggetto emette radiazione termica
secondo la legge:
E = σ ·ε ·T4
dove:
σ = Costante di Stephan-Boltzmann
T = temperatura del corpo
ε = Emissività del materiale, 0 < ε < 1
E = energia irradiata
46
10/02/2012
Per misurare l‟energia termica emessa dall‟ oggetto vengono utilizzate
telecamere sensibili all‟infrarosso .
Una termocamera è un dispositivo che visualizza l‟energia infrarossa (calore)
non a contatto e la converte in segnale elettrico. Questo segnale viene poi
processato per produrre un‟immagine su un monitor per ottenere una misura
di temperatura.
La termocamera misura l‟energia infrarossa per mezzo di microsensori che
variano la loro resistenza in funzione della radiazione da cui vengono colpiti.
Sensore microbolometrico
Vengono generate delle mappe in scala colorimetrica rappresentative delle zone
indagate. Queste mappe associano ad una temperatura rilevata un colore
corrispondente. La mappatura della temperatura superficiale è fondamentale per
poter valutare lo stato di conservazione dei materiali stessi.
47
10/02/2012
Nell‟immagine termica a destra è perfettamente visibile la struttura muraria
sotto intonaco. A sinistra e a destra della parte inferiore del quadro c‟è
un‟ampia zona con intonaco di epoca differente dal resto, che non permette
di individuare la tessitura muraria sottostante.
Esempio di apertura tamponata
e successivamente intonacata.
Presenza di una canna fumaria a
ridosso di un elemento strutturale
(trave).
48
10/02/2012
Utile nel progetto delle indagini
diagnostiche per l’identificazione dei
punti di indagine
CATENE METALLICHE
Per le verifiche degli archi e delle volte è
importante conoscere la resistenza e la tensione
delle catene esistenti.
La resistenza a snervamento può essere valutata
attraverso prove non distruttive:
- prova di impronta profonda
- prova di piegatura
La tensione nelle catene può essere valutata
per via dinamica (prove soniche) o per via
statica.
49
10/02/2012
PROVA DI IMPRONTA SUPERFICIALE
(Brinell, utilizzata in metallurgia)
Obiettivi:
-determinare la durezza di un metallo, effettuando un‟impronta permanente per
mezzo di una sfera d‟acciaio extra dura caricata senza urto con una forza
predeterminata.
PROVA DI IMPRONTA PROFONDA (NDT)
Obiettivi:
- determinare la resistenza allo snervamento f y delle catene metalliche.
b = vite di carico
d = due bielle
incernierate
c = flessimetro
millesimale
a = punta conica
STRUMENTO UTILIZZATO
50
10/02/2012
PROVA DI IMPRONTA PROFONDA
Vantaggi:
- prova semplice e poco onerosa.
Svantaggi:
- i risultati sono molto dispersi ( si ottiene solo una indicazione sulle resistenze)
è necessario adottare margini di sicurezza alti.
PROVA DI PIEGATURA
Obiettivi:
- determinare la resistenza allo snervamento f y delle catene metalliche.
fy 
M el
N

bt bt 2 / 6
dove:
- N viene ricavata dalle prove statiche o dinamiche;
- Mel viene ricavato dalla prova di piegatura;
- b è la larghezza della catena;
- t è lo spessore della catena.
limite
elastico
F/2
F/2
N
t
F/2
completa
F
plasticizzazione
y
xp
xel
M
xp
F/2
a
Fp
Fel
b
y
y
r
el
r2
51
10/02/2012
PROVA DINAMICA
Obiettivi:
- determinare la frequenza propria della vibrazione della catena dalla quale è
possibile ricavare l‟azione assiale N.
N  4 f 2 L2 Ar
dove:
f = la frequenza misurata con accelerometro;
L = la lunghezza della catena;
A = l‟area della sezione;

r = la massa specifica, con r  s
g
PROVA STATICA
Obiettivi:
- determinare la tensione nella catena.
N
dove:
F = forza orizzontale applicata;
L = la lunghezza della catena;
η = lo spostamento misurato.
80
60
40
20
0
15
F
20
Sez.

6
3
catena
1
2
3
4
5
6
7
8
100
10
100
300
Catena n°1
5
950
FL
4
F [kg] 120
0
100
25
f [Hz]
4.0
4.3
3.7
4.0
3.9
4.1
4.6
4.1
Nv [kg]
8320
9614
7118
8320
7909
8741
11003
8741
Ns [kg]
8550
9500
7125
7837
8310
9970
12350
8736
30
[mm]
52
10/02/2012
PROVE NON DISTRUTTIVE: GEORADAR
Indagini diagnostiche
GEORADAR
La tecnica radar consiste nell'irradiare il
mezzo di indagine con impulsi di energia
elettromagnetica caratterizzati da una
brevissima durata (qualche nanosecondo) e
da un’elevata cadenza di emissione (decine
di kHz); l’irraggiamento viene effettuato
tramite un’antenna trascinata a velocità
costante lungo la linea di prospezione.
Una seconda antenna, funzionante come ricevitore e solidale con quella trasmittente,
rileva gli impulsi riflessi dalle superfici di discontinuità tra materiali a differente costante
dielettrica, che vengono poi trasformati dal sistema radar in segnali elettrici. Tali segnali
vengono riprodotti sul monitor del sistema ed eventualmente memorizzati o stampati
come pseudoimmagine (sezione tempi-distanze) della sezione indagata.
Dalla rappresentazione così ottenuta è possibile evidenziare la presenza di superfici
riflettenti, per esempio discontinuità nella stratificazione o cavità, e quindi ricavare lo
spessore compreso tra la superficie di prospezione e quella riflettente
(EX: l’aria ha costante dielettrica pari a 1, l’acqua a 81, il calcestruzzo ha costante dielettrica variabile
da 4 a 11, il granito da 4 a 7, la sabbia bagnata da 19 a 24 mentre quella asciutta da 3 a 5).
Indagini diagnostiche
Indagini di LABORATORIO
PROVE CHIMICHE
Utili a classificare i componenti della muratura, in particolare per la
caratterizzazione della malta.
PROVE BIOLOGICHE
Utili a verificare lo stato di degrado della muratura.
PROVE FISICHE
Utili a verificare lo stato di degrado della muratura e per scegliere gli opportuni
trattamenti di consolidamento superficiale (massa volumica, porosità reale,
coeff. Di imbibizione, gelività, umidità).
PROVE MECCANICHE
Caratteristiche meccaniche dei materiali costituenti (malta ed elementi)
53
10/02/2012
NTC 2008
NTC 2008
54
10/02/2012
Nota: AZIONE SISMICA
ag SL :
corrisponde ad una probabilità P(VR) di superamento nel periodo di riferimento VR
(VR = VN CU)
BENI MONUMENTALI O TUTELATI
“categorie di rilevanza” (limitata, media, elevata)
“categorie d’uso” (saltuario o non utilizzato, frequente, molto frequente).
SLU:
aSLU, BM=ag,___%
aSLU, BM=ag,10% I
SLE:
aSLE, BM=ag,___%
aSLE, BM=ag,50% I
NTC 2008
55
10/02/2012
Comportamento di edifici soggetti a carichi
verticali
Comportamento di edifici in muratura
in zona sismica
La resistenza dei muri a forze agenti nel piano del muro è molto maggiore rispetto a
quella rispetto a forze agenti ortogonalmente al piano, e quindi è maggiore la loro
efficacia come elementi di controventamento.
Setto resistente e rigido nel piano
Maschio murario non resistente e
non rigido fuori piano
(da Touliatos)
56
10/02/2012
in zona sismica
LA CONCEZIONE STRUTTURALE DELL’EDIFICIO
L’edificio in muratura deve essere concepito e realizzato come un assemblaggio
tridimensionale di muri e solai, garantendo il funzionamento scatolare, e
conferendo quindi l’opportuna stabilità e robustezza all’insieme.
Data la complessità del comportamento reale di tali strutture, il progetto e
l’analisi strutturale richiedono spesso l’introduzione di notevoli semplificazioni.
Un criterio frequentemente seguito è quello di considerare l’edificio come una
serie di elementi “indipendenti” opportunamente assemblati:
- muri che svolgono una funzione portante e/o di controventamento
- solai sufficientemente rigidi e resistenti per ripartire le azioni tra i muri di
controventamento (azione di diaframma)
in zona sismica
Setto resistente e rigido nel
piano
MECCANISMI NEL PIANO
(II Modo)
Maschio murario non resistente
e non rigido fuori piano
(da Touliatos)
MECCANISMI FUORI
PIANO
(I Modo)
57
10/02/2012
in zona sismica
MECCANISMI FUORI PIANO
Le fessure
dipendono dal
grado di
ammorsamento
delle murature
Vulnerabilità degli edifici  Meccanismi locali fuori piano.
Mitigazione del rischio sismico:
 prevenire o ritardare i meccanismi fuori piano
Disorganizzazione
totale
della scatola
NTC 2008
ANALISI SISMICA GLOBALE
ANALISI SISMICA LOCALE
58
10/02/2012
NTC 2008
EDIFICI IN AGGREGATO
COMPLESSO
ARCHITETTONICO
UNITA’ STRUTTURALE
NTC 2008
EDIFICI IN AGGREGATO
59
10/02/2012
Analisi sismica globale
ANALISI SISMICA GLOBALE
• L’analisi della risposta globale di un edificio ha significato quando sono impediti i
meccanismi di collasso locali fuori dal piano (presenza di catene, cordoli…).
• In questo caso, la risposta dell’edificio è governata dalla resistenza nel piano delle
pareti.
• In edifici inseriti in un aggregato, il significato dell’analisi è convenzionale, a causa
dell’interazione con gli edifici adiacenti.
• Quando la costruzione non manifesta un chiaro comportamento d’insieme, ma
piuttosto tende a reagire al sisma come un insieme di sottosistemi (meccanismi locali), la
verifica su un modello globale non ha rispondenza rispetto al suo effettivo
comportamento sismico. In tali casi la verifica globale può essere effettuata attraverso un
insieme esaustivo di verifiche locali.
•
•
•
•
ANALISI LINEARE STATICA
ANALISI DINAMICA MODALE
ANALISI NON LINEARE STATICA  PUSHOVER
ANALISI DINAMICA NON LINEARE
Metodi di analisi
RD>SD
60
10/02/2012
SLU – verifica a pressoflessione nel piano
SLU – verifica a pressoflessione nel piano
dU = 0.8% HP
61
10/02/2012
SLU – verifica a taglio nel piano
SLU – verifica a taglio nel piano
dU = 0.4% HP
62
10/02/2012
Tecniche di modellazione
Telaio equivalente a macroelementi
Analisi dei meccanismi locali
ANALISI LIMITE PER MECCANISMI LOCALI
• approccio statico/cinemativo
• Si considerano cinematismi tra blocchi rigidi
• Si considera una distribuzione di forze proporzionali ai pesi o ad una distribuzione
variabile con l’altezza, scalata secondo un moltiplicatore (λ).
•Si cerca di valutare il valore minimo moltiplicatore (λ) che attivi un meccanismo di
collasso.
ABACHI GNDT
Meccanismi Locali nel piano
e fuori dal piano
- Edifici in aggregato
- Chiese
- Edifici isolati
63
10/02/2012
Analisi dei meccanismi locali già attivati
MIGLIORAMENTO SISMICO: APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE
• Analisi del danno, individuazione e interpretazione
dei meccanismi attivati
• Analisi delle carenze e delle vulnerabilità dell’edificio
(meccanismi attivabili)
• Verifica dell’edificio allo stato di fatto per il terremoto di
progetto
• Identificazione della strategia di intervento
• Progetto dell’intervento
• Verifica dell’edificio dopo l’intervento allo stato di progetto
Meccanismi nel piano – rottura a taglio dei maschi murari
64
10/02/2012
Ribaltamento delle facciate e pareti perimetrali
NB:
effetto stabilizzante del peso e
componente verticale del sisma
Ribaltamento delle facciate
Crollo della parete
perimetrale
soggetta alla
spinta della
copertura e al
peso della parete.
Si osserva
modesto grado di
ammorsamento
tra le pareti e
mancanza e di
diatoni di
collegamento
65
10/02/2012
Ribaltamento delle facciate per insufficiente incatenamento
Innesco del
meccanismo
dovuto
all’insufficiente
incatenamento
Insufficiente incatenamento
66
10/02/2012
Insufficiente incatenamento
Flessione fuori piano tra i solai
parete monolitica
doppio paramento
67
10/02/2012
Flessione fuori piano tra i solai
parete monolitica
doppio paramento
Flessione fuori piano – vulnerabilità indebolimenti nei muri
Presenza di canne
fumarie nello
spessore del muro
parete monolitica
68
d
10/02/2012
Martellamento dei solai
Meccanismo fuori piano indotto dal
martellamento di un solaio
solaio in legno ortotropo: in una direzione
martellano i travetti, nell’altra il solaio non
trasferisce alcun carico, l’assito non
trasferisce azione sismica.
NB:
Tutta l’azione sismica del solaio
sulla parete di facciata
Martellamento coperture
Meccanismo fuori piano indotto dal martellamento della trave di
colmo e delle terzere della copertura
69
10/02/2012
Martellamento coperture
Spinta delle travi di displuvio e compluvio delle coperture
Innesco del
meccanismo
70
10/02/2012
Spinta delle volte
Cupole e Volte: Insufficiente contenimento delle spinte
Santa Maria del Suffragio (Anime Sante in Piazza Duomo)
71
10/02/2012
Presenza di pesanti cordoli in c.a.
Presenza di pesanti cordoli in c.a.
72
10/02/2012
Presenza di pesanti solette in c.a. su murature fatiscenti
Rottura per taglio-scorrimento
Laddove la resistenza ad attrito è
modesta
Presenza di pesanti solette in c.a. su murature fatiscenti
73
10/02/2012
Edifici in aggregato e consolidamenti parziali
edificio non consolidato affianco
ad edifici consolidati aventi solai o coperture rigidi e pesanti
Meccanismi per irregolarità delle rigidezze
74
10/02/2012
Irregolarità in pianta e in elevazione
Copertura in c.a.,
ampliamento in blocchetti
75
10/02/2012
Struttura
in c.a.
76
10/02/2012
Rocking degli archi diaframma
CONDIZIONI DI RIPOSO:
il tiro della catena è in generale inferiore alla spinta dell’arco
per la presenza dell’effetto contrafforte.
CONDIZIONI SISMICHE:
SOVRATENSIONE DELLA CATENA:
-viene meno l’effetto contrafforte
-aumenta la spinta dell’arco a causa dell’incremento della luce
Rocking degli archi e flessione differenziale delle volte
77
10/02/2012
Analisi dei meccanismi attivabili
progetto
Elementi di vulnerabilità sismica degli edifici in muratura
1) Mancanza di COLLEGAMENTO tra le murature ortogonali
2.1) Inefficace INCATENAMENTO
2.2) Inefficace collegamento di murature e solai - Solai eccessivamente
deformabili nel piano e non collegati alle murature
2.3) Coperture e solai orditi solo in una direzione e non collegati al piano
(impossibile attivazione del
comportamento scatolare)
78
10/02/2012
3.1) FATISCENZA o scarsa qualità dei
materiali costituenti (malta scadente o
troppo magra, mattoni, muratura in
ciotoli)
3.2) Scarsa qualità della TESSITURA
(murature a sacco, ASSENZA DI DIATONI,
forte disomogeneità della tessitura)
3.3) Presenza di CAVITA’ (nicchie, canne
fumarie)
4.1) Difforme presenza di murature resistenti nelle due direzioni principali
79
10/02/2012
4.2) Grande eccentricità del centro di massa rispetto al centro di torsione
CT
G
CT=G
CT
CT
G
G
5. Presenza di irregolarità
5.1 irregolarità delle strutture in elevazione (presenza di logge…)
5.2 murature portanti con alta percentuale di bucature e/o aperture sfalsate
Maschi murari
penalizzazione della resistenza nel piano!
80
10/02/2012
5. Presenza di irregolarità
5.1 irregolarità delle strutture in elevazione (presenza di logge…)
5.2 murature portanti con alta percentuale di bucature e/o aperture sfalsate
5.3 presenza di piani sfalsati
Maschi murari
6) presenza di spinte orizzontali non contrastate
6.1 insufficiente incatenamento di volte e archi
6.2 spinta in copertura
7) carenze delle fondazioni con rischio di cedimenti
7.1 disomogenea natura del terreno
7.2 materiali sabbiosi quasi saturi soggetti a
fenomeni di liquefazione
81
10/02/2012
Verifica di vulnerabilità per meccanismi locali
progetto
ANALISI DEI MECCANISMI LOCALI DI COLLASSO
Analisi limite dell’equilibrio, secondo l’approccio cinematico, che si basa sulla scelta
del meccanismo di collasso e la valutazione dell’azione orizzontale che attiva tale
cinematismo.
Il metodo consiste nel:
• individuare quali sconnessioni sono presenti o possono formarsi;
• individuare parti di muratura a comportamento monolitico;
• individuare i cinematismi possibili;
• il moltiplicatore dei carichi orizzontali che porta ad una perdita di equilibrio del
sistema (innesco del cinematismo) è il moltiplicatore di collasso;
• confrontare tale valore con l’accelerazione di riferimento.
NB: l’analisi assume significato se è garantita una certa monoliticità della parete
muraria, tale da impedire collassi puntuali per disgregazione della muratura.
Operativamente il problema è quello di individuare tutti i meccanismi
di collasso possibili, ovvero quelli a cui corrispondono i valori più
piccoli dei moltiplicatori di collasso.
82
10/02/2012
L’analisi limite valuta la condizione di equilibrio di una struttura labile, costituita
dall’assemblaggio di porzioni murarie rigide.
Si ipotizza:
- limitata deformabilità (ipotesi accettabile per le murature)
- resistenza nulla a trazione della muratura (a favore di sicurezza)
-assenza di scorrimento tra i blocchi;
- resistenza a compressione infinita della muratura (cerniere puntuali. L’ipotesi è
a sfavore di sicurezza).
Per una simulazione più realistica del comportamento, è opportuno considerare,
in forma approssimata:
a) gli scorrimenti tra i blocchi, considerando la presenza dell’attrito;
b) le connessioni, anche di resistenza limitata, tra le pareti murarie;
c) la limitata resistenza a compressione della muratura, considerando le cerniere
adeguatamente arretrate rispetto allo spigolo della sezione;
Si considerano le seguenti azioni:
- pesi propri dei blocchi e carichi verticali portati;
- sistema di forze orizzontali proporzionali ai carichi verticali portati, se
non sono efficacemente trasmesse ad altre parti dell'edificio;
- eventuali forze esterne (ad es. trasmesse da catene metalliche);
- eventuali forze interne (ad es. le azioni per ingranamento tra i conci murari).
Il moltiplicatore dei carichi si calcola applicando il Principio dei Lavori Virtuali
83
10/02/2012
Primo modo: meccanismo di ribaltamento semplice parete monopiano
l1
assenza di vincolo
in copertura
Nessun grado di
ammorsamento
“Repertorio dei Meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli edifici in
muratura” Regione Marche, Università degli Studi dell’Aquila e CNR-ITC
Nb: a0=l
Primo modo: ribaltamento semplice di parete a due paramenti in
assenza di diatoni
l2<<l1
N1 N2
c P1
P1
c P2
P2
Nb: a0=l
84
10/02/2012
Primo modo: meccanismo di ribaltamento composto di parete in
presenza di ammorsatura alle pareti ortogonali
l3>l1
b1
b2
Wc2
Wc1
c Wc1
W1
c W1
c Wc2
W1*
c W1*
Nb: a0=l
d2
Primo modo: meccanismo di ribaltamento cuneo d’angolo
Nb: a0=l
85
10/02/2012
Primo modo: meccanismo di ribaltamento cuneo d’angolo
Nb: a0=l
Primo modo: meccanismo flessione fuori-piano
Introduzione di
vincolo in
copertura.
Nb: a0=l
86
10/02/2012
Nb: a0=l
l4>>l1
Nb: a0=l
87
10/02/2012
Nb: a0=l
SLU – verifica locale fuori piano
Verifiche fuori piano
Le verifiche fuori piano possono essere effettuate separatamente, e possono essere
adottate le forze equivalenti indicate al § 7.2.3 per gli elementi non strutturali,
assumendo qa = 3.
Più precisamente l’azione sismica ortogonale alla parete può essere rappresentata da
una forza orizzontale distribuita, pari a SaI/qa volte il peso della parete nonché da
forze orizzontali concentrate pari a SaI/qa volte il peso trasmesso dagli
orizzontamenti che si appoggiano sulla parete, qualora queste forze non siano
efficacemente trasmesse a muri trasversali disposti parallelamente alla direzione del
sisma.
Per le pareti resistenti al sisma, che rispettano i limiti di Tab. 7.8.II, si può assumere
che il periodo Ta indicato al § 7.2.3 sia pari a 0. Per pareti con caratteristiche diverse
la verifica fuori piano va comunque condotta valutando, anche in forma
approssimata, Ta.
88
10/02/2012
SLU – verifica locale fuori piano
Esempio
89
10/02/2012
Esempio
Meccanismi di Secondo modo
I meccanismi di II modo sono quelli provocati da azioni agenti nel piano delle pareti. Si
instaurano in luogo di quelli di I modo o in seguito ad essi se le pareti di facciata sono
efficacemente ammorsate con i muri di controvento e, nella maggior parte dei casi,
comportano coefficienti di collasso superiori a quelli del I modo.
Nb: a0=l
90
10/02/2012
Secondo modo
Verifica di vulnerabilità
per meccanismi locali
TECNICHE DI INTERVENTO
APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE
• Verifica dell’edificio allo stato di fatto per i carichi (statici o
dinamici) progetto
91
10/02/2012
Obiettivo del progetto:
Conservazione della materia e del funzionamento
strutturale accertato
Criteri generali per la scelta dell’intervento:
- massima reversibilità (intervento “per aggiunte” e non “per
rimozioni”);
- minima invasività;
- criterio del minimo intervento;
- riconoscibilità:conservare l'autenticità dell'opera - evitare le
imitazioni in stile;
- compatibilità meccanica, chimica e fisica;
- studio di alcuni interventi di consolidamento passivo ed attivo
(meglio se reversibile).
- durabilità degli interventi
Criteri generali per la scelta dell’intervento:
Evitare variazione nella distribuzione delle rigidezze:
 Gli interventi di consolidamento vanno applicati in modo
regolare ed uniforme alle strutture.
 Interventi locali possono peggiorare il comportamento globale
dell’edificio.
L’intervento deve essere giustificato. Devono essere dimostrate:
 La carenza dello stato attuale del fabbricato
 Il beneficio prodotto dall’intervento.
Principio della
CALIBRAZIONE DEGLI INTERVENTI:
uniformità del livello di sicurezza
raggiunto per tutti i macroelementi.
“giudizio sarà espresso in termini globali, non
solo sulla base di un confronto numerico tra
accelerazione di collasso e accelerazione attesa
nel sito (ISS indice di sicurezza sismica), ma
anche considerando altri aspetti che sono stati
valutati qualitativamente e che non possono
essere considerati esplicitamente nel calcolo”
92
10/02/2012
C8A.5.1 INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI
COLLEGAMENTI
C8A.5.2 INTERVENTI SUGLI ARCHI E SULLE VOLTE
C8A.5.3 INTERVENTI VOLTI A RIDURRE L’ECCESSIVA DEFORMABILITÀ DEI SOLAI
C8A.5.4 INTERVENTI IN COPERTURA
C8A.5.5 INTERVENTI CHE MODIFICANO LA DISTRIBUZIONE DEGLI ELEMENTI VERTICALI
RESISTENTI
C8A.5.6 INTERVENTI VOLTI AD INCREMENTARE LA RESISTENZA NEI MASCHI MURARI
C8A.5.7 INTERVENTI SU PILASTRI E COLONNE
C8A.5.8 INTERVENTI VOLTI A RINFORZARE LE PARETI INTORNO ALLE APERTURE
C8A.5.9 INTERVENTI ALLE SCALE
C8A.5.10 INTERVENTI VOLTI AD ASSICURARE I COLLEGAMENTI DEGLI ELEMENTI NON
STRUTTURALI
C8A.5.11 INTERVENTI IN FONDAZIONE
C8A.5.12 REALIZZAZIONE DI GIUNTI SISMICI
realizzazione di giunti sismici può risultare di fatto impraticabile e volte addirittura non
raccomandabile. Si può valutare la possibilità di realizzare il collegamento strutturale a livello dei solai
se: a) i solai sono approssimativamente complanari, b) il complesso risultante ha caratteristiche di
simmetria e regolarità non peggiori di quelle delle due parti originarie.
C8A.5.1 INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI COLLEGAMENTI
1. INCATENAMENTI
Principio: ripristinare il comportamento scatolare
Messa in opera di catene perimetrali.
(in generale non si impiegano FRP)
93
10/02/2012
C8A.5.1 INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI COLLEGAMENTI
1. INCATENAMENTI
Principio: ripristinare il comportamento scatolare
Senza
CATENE
Con CATENE
Messa in opera di catene perimetrali.
(in generale non si impiegano FRP)
CATENE PERIMETRALI
Arco con catena. Efficace per:
• Le catene possono essere esterne, oppure alloggiate entro scanalature di qualche
centimetro di profondità o, raramente, entro fori praticati con la carotatrice.
I dispositivi di ancoraggio devono essere studiati con attenzione
• Le catene possono essere attive, passive, aderenti o non aderenti.
Le catene attive con debole pretensione e non aderenti limitano la fessurazione e rendono
l’intervento quasi reversibile. Devono essere protette dalla corrosione.
• La tesatura si pratica con martinetto o con sistemi a vite.
94
10/02/2012
CATENE PERIMETRALI
tmin
Catene perimetrali
inefficaci per
10
Lx t
Lx/tmin > 10 min
t min
Lx
Lx
DIAFRAMMI DI PIANO O DI FALDA
DIAFRAMMI DI PIANO E DI FALDA
Meccanismo
attivabile dopo
l’intervento:
Flessione fuori
piano.
Wc'
Wc'
CW2
Diaframmi di piano
Wm
Diaframmi di falda
H
Comportamento
scatolare
W2
CW1
W1
h
b
Fig. 6.1.5 - Ribaltamento della parete
95
10/02/2012
DIAFRAMMI DI PIANO
FORMAZIONE DI DIAFRAMMI DI PIANO
sez.A
diaframma
di piano
parete parallela al sisma
setto resistente a taglio
Fo
H
OBIETTIVO: organizzare nello
spessore del solaio un diaframma
che, opportunamente collegato
alle pareti perimetrali, trasferisca
l'azione sismica dell'impalcato e
delle murature di competenza ai
setti resistenti al taglio.
L
f
Fc
M
V
F
sez.A
pm
azione sismica
dell'impalcato
V M
Fc=M/H
corrente
pannello
ps
hi
diaframma
di piano
zona di competenza
parete ortogonale al sisma
azione sismica
delle murature
nella zona di competenza
SUDDIVISIONE DEI COMPITI:
- momento flettente ai correnti
- taglio al pannello d’anima
DIAFRAMMI DI PIANO
sez.A
diaframma
di piano
Fo
H
L
f
Fc
M
V
F
sez.A
azione sismica
dell'impalcato
V M
Fc=M/H
corrente
Il diaframma
e le trasferisce ai setti resistenti al sisma:
psraccoglie le forze inerzialipannello
pm A) Organizzazione
del diaframma
hi
diaframma
- CORDOLI
di
piano
zona di competenza
- PANNELLO D’ANIMA
azione sismica
delle murature
- LESENE
B) Organizzazione dei collegamenti
- Impedire lo strappo delle pareti caricate fuori piano >>> TIRANTI
- Trasferiemento dell’azione di taglio tra impalcato e muratura >>> SPINOTTI
96
fasce metalliche
chiodate
10/02/2012
DIAFRAMMI DI PIANO
progressivamente si riduce l’effetto irrigidente
rispetto ai carichi verticali (1-2-3), ci si muove
verso un intervento di solo miglioramento
sismico
cappa c.a.
1
cappa c.a.
connettori
connettori
Figura 1: Tecnica
di rinforzo
con
cappa
in calcestruzzo
armato.
Figura
1: Tecnica
di rinforzo
con cappa
in calcestruzzo ordinario armato.
Lastra
sottile in
c.a.
ordinario
oppure
ad ordinario
alte
prestazioni
lastra di acciaio
3-5 mm
3
pannello multistrato
assito esistente
connettori
a spinotto
fasce metalliche
chiodate
assito
esistente
lastra di acciaio
3-5 mm
2assito esistente
assito esistente
connettori
a spinotto
spinotto
spinotto
(a)
(a)
saldature
saldature
(b)
(b)
Figura
2: Tecnica
rinforzo:
con multistrato
pannelli in legno multistrato
e fasce
metalliche;
lastra di acciaio.
Diaframma
in di
pannelli
di(a)
legno
Diaframma
in sottili
lastre(b)
di con
acciaio
ura 2: Tecnica di rinforzo: (a) con pannelli in legno multistrato e fasce metalliche; (b) con lastra di acciaio.
connettorif
a spinotto
connettori
assito esistenteF
R3
c
c2
a spinotto
assito esistente
z
Fc= M/z
r3
f
c1
R3
c2
Fc
DIAFRAMMI DI FPIANO
c
z
Fc= M/z
r3
r3
(a)
(b)
c
2
(N)
ORGANIZZAZIONE E DIMENSIONAMENTO DEL DIAFRAMMA DI PIANO
c1
q
3
con F
pioli
in acciaio infissi nello spessore, lungo i fianchi delle
r3
c
assito organizzatoFigura 3: (a) Tecnica dell‟assito-organizzato
(a) qfm3 diaframma.
PANNELLOBm3 q(b)
Fc
m3
f
tavole, (b) particolare dell‟assito
N3
ura 3: (a) Tecnica dell‟assito-organizzato
infissi
nello spessore, F
lungo i fianchi delle
c2con pioli in acciaio
R3
R4
r3
3 c
1 +f 2c+fi
Rf=f
c
3
2
2
(N)
ole, (b) particolare dell‟assito diaframma.
q3
Fc
z
qm3Fcr=3 M/z
Bm3 qm3
R 3 =Rr43=fL/2
r3
r4
c1
N
q3
c1
R3
R3
Lf
q
=
;
q
=
m
3
3
Fc
Fc
Bm3
z
c1
Fc
R3
c2
2 3
(M)
M=fL/8
q3 N 3 = q3 (z-Bm3) r3
c2
M
(N)
z
Fc= M/z
q3
R
R
F
c
qm3 r3
qm3 = 3 ; q3 = 3
r3
Fc Bm3 qm3
Bm3
z
c
1
2
c1 V (V) V=fL/2
N3
N 3 = q3 (z-Bm3)
LESENA
Fc
assito organizzato
3
CORRENTI
3
f
c2
qm3 r3
c2
R3
Fc
Fc= M/z
z
r3
Fc
r3
q3
q3
c1
FcBm3 qm3
(N)
N3
3
qm3 r3
c2
Fc
c1
Fc
Fc
R3
Bm3
;
q3 =
R3
z
N 3 = q3 (z-Bm3)
c1
q3
qm3 =
R3
R3
; q3 =
m3 =
rq
3
B
z
m
3
(N)
q3
Bm3 qm3 N 3 = q3 (z-Bm3)
N3
97
10/02/2012
DIAFRAMMI DI PIANO
 x Fc + Fc
Fc
q x x
DIMENSIONAMENTO DEL DIAFRAMMA DI PIANO in CEMENTO ARMATO
y
f
R3
c2
r3
c1
R4
c1
Lf
Fc
c2
M
(M)
z
r3
c1
V
(V)
3
f
Fc= M/z
qm3 r3
x
y
c2
Fc
r3
45°
Bm3 qm3
r3
q3
c2
c1
Fc
qm3 r3
x
 x 2/2
n
N3
FcBm3 qm3
c1
qm3 =
N3
R3
Bm3
;
q3 =
R3
z
N 3 = q3 (z-Bm3)
 AcL, AsL
Fc
q3
y
Fc + Fc
Fsy
(N)
q3
x
(N)
 AcC, AsC
c1
Fc
d
x
r3y
Fc
q3
Fc= M/z
z
 x 2/2
n
y
LESENA
Fc
Fc
Fc + Fc
Fsy
2
V=fL/2
c2
qm3 r3
c2
3
M=fL/83
2
 x Fc + Fc
q x x
Fc= M/z
z
Fc
CORRENTI
R3
c
R 3 =Rr43=fL/2
45°
r4
R3
FF
c
1 +f 2c+fi
Rf=f
3
2
x
Fc
PANNELLO
f
R3
R3
; q3 =
m3 =
rq
3
Bm3
z
(N)
q3
Bm3 qm3 N 3 = q3 (z-Bm3)
N3
Fc
DIAFRAMMI DI PIANO
q3
F
c
c1
ORGANIZZAZIONE
DEI
CORRENTI
spinotti
qm3 =
R3
Bm3
;
q3 =
N = q (z-Bm3)
doppia
rete
3
3
armatura di
collegamento
R3
z
- cordoli esterni alla
muratura
- evitare code di rondine
cordolo
spinotti
spinotti
cordolo
corrente
acciaio
pannelli
multistrato
chiodi
assito
spinotti
saldati
corrente
acciaio
pannelli
multistrato
chiodi
assito
[Ref. 4]
98
10/02/2012
DIAFRAMMI DI PIANO
DIMENSIONAMENTO DEL DIAFRAMMA DI PIANO in MULTISTRATO FENOLICO
spinotti
doppia rete
armatura di
collegamento
cordolo
spinotti
spinotti
cordolo
corrente
acciaio
chiodi
pannelli
multistrato
assito
spinotti
saldati
corrente
acciaio
chiodi
pannelli
multistrato
assito
DIAFRAMMI DI PIANO
PANNELLO
Pannello agli appoggi soggetto al
flusso massimo
s = q3 /tES
(sCOMM = 27.5 mm,
tES = 1 MPa)
COLLEGAMENTO PANNELLO-PANNELLO
Fasce di coprigiunto
Vic (d4) = 1-1.5 kN
x = Vic /q(x)
99
10/02/2012
DIAFRAMMI DI PIANO
COLLEGAMENTO PANNELLO - LESENA - MURATURA
COLLEGAMENTO PANNELLO – LESENA
Tramite CHIODATURA
q x = Vic (d4) = 1 kN
x
x = Vic (d4) / q
COLLEGAMENTO LESENA MURATURA
tramite PIOLI
q x = VSP (d16) = 15 kN
= VSP (d20) = 20 kN
x = VSP / q
DIAFRAMMI DI PIANO
ORGANIZZAZIONE E DIMENSIONAMENTO DEI COLLEGAMENTI
SPINOTTI per trasferire il taglio ai setti resistenti
c
q
i
Q
Q
m
c
Q
c
q
Forza di taglio sul connettore:
Q=qxi
i = QES/q
QES : si ricava da prove sperimetnali [REF.5] o modelli analitici
(rif. QES =10-15 kN per spinotti d20. In generale 1 d16 / 50 cm)
100
10/02/2012
DIAFRAMMI DI PIANO
ORGANIZZAZIONE E DIMENSIONAMENTO DEI COLLEGAMENTI
TIRANTI per trattenere le pareti caricate fuori-piano
sez.A
diaframma
di piano
Fo
H
L
f
Fc
M
V
F
sez.A
pm
azione sismica
dell'impalcato
ps
diaframma
di piano
V M
Fc=M/H
corrente
pannello
Forza di trazione sul tirante:
hi
zona di competenza
azione sismica
delle murature
F =ss AS = pm x hi x i
i = ss AS/( pm x hi )
(Rif. 1 d14-16 /1.5m)
DIAFRAMMI DI PIANO
ALTRE SOLUZIONI PROPOSTE IN LETTERATURA
Introduzione di stralli
metallici
- Verificare che gli
sforzi non siano
eccessivamente
concentrati
Travi reticolari in acciaio realizzate nello
spessore del solaio
- Concentrazione degli sforzi
- Difficoltoso l’eventuale collegamento alle
murature
101
10/02/2012
cappa c.a.
DIAFRAMMI DI PIANO
connettori
Figura 1: Tecnica di rinforzo con cappa in calcestruzzo ordinario armato.
VERIFICA DI DEFORMABILITA’ DEI DIAFRAMMI DI PIANO
lastra di acciaio
3-5 mm
fasce metalliche
chiodate
assito esistente
assito esistente
connettori
a spinotto
spinotto
saldatu
(a)
Figura 2: Tecnica di rinforzo: (a) con pannelli in legno multistrato e fasce metalliche; (b) con lastra di acc
Nel caso di diaframma in legno
connettori
multistrato è necessaria
verifica
della
a spinotto laassito
esistente
massima inflessione
Fo
pareti
w
cappa c.a.
h
assito organizzato
(a)
connettori
Figura 3: (a) Tecnica dell‟assito-organizzato con pioli in acciaio infissi nello spessore, lungo i fianchi
tavole, (b) particolare dell‟assito diaframma.
L
Il diaframma in c.a. sufficientemente
lastra di acciaio
rigido da escludere la necessità
di
3-5 mm
verifiche
di
deformabilità
assito esistente
Figura 1: Tecnica di rinforzo con cappa in calcestruzzo ordinario armato.
VERIFICA DI DEFORMABILITA’:
fasce metalliche
chiodate
assito esistente
connettori
a spinotto
La rigidezza del diaframma tale da escludere eccessivi spostamenti fuori piano delle pareti.
(a)
spinotto
saldature
(b)
Figura 2: Tecnica di rinforzo: (a) con pannelli in legno multistrato e fasce metalliche; (b) con lastra di acciaio.
connettori
a spinotto
assito esistente
COPERTURE SCATOLARI
assito organizzato
FORMAZIONE DI DIAFRAMMI DI FALDA – COPERTURE SCATOLARI
(a)
(b)
Figura 3: (a) Tecnica dell‟assito-organizzato con pioli in acciaio infissi nello spessore, lungo i fianchi delle
tavole, (b) particolare dell‟assito diaframma.
102
10/02/2012
COPERTURE SCATOLARI
COPERTURE SCATOLARI
church office
church
old vestry
church
church
C = 7%
Wc'
bell tower
Wc'
CW2
W2
Wm
H
CW1
W1
h
b
C = 5%
C = 20%
103
10/02/2012
2
facade
panel nailed
connections
eaves
chords
COPERTURE SCATOLARI
1
plywood
FORMAZIONE
DI DIAFRAMMI DI FALDA – COPERTURE SCATOLARI
panels
3
lateral
walls
2
z
x
head walls or
triumphal arch
y
plywood panels
existing planks
existing planks
plywood panels
nailed
nailed
steel straps
stud connected
wooden planks
existing planks
steel straps
stud
connectors
(Giuriani and Marini, 2005)
(Giuriani et al., 2005)
thin steel plate
2-3 mm
concrete slab
existing wooden planks
stud connector
existing plank
(Giuriani and Plizzari, 2000)
(Piazza and Turrini, 1983)
COPERTURE SCATOLARI
COPERTURE SCATOLARI – CRITERI DI PROGETTAZIONE
• metodo semplificato basato sul criterio di resistenza
pannello di falda
timpano
corrente di gronda
h1
h3
1m
diaframma
di piano
timpano
• componenti principali della copertura
scatolare
Lx
Ly
• distribuzione dei carichi
A.Marini, E. Giuriani
104
10/02/2012
COPERTURE SCATOLARI
r 1z
g1
g1
l 12
3
p1
z
h1
4
y
a
f 1y = -r1y
r 1y
2
A
h3
p3
B
5
1
Ly
r 1z
g1
3
r 1y
p1
4
p3 h3
2 nA
Struttura labile
f1y  2p1l12  p3h3
2
p3 h3
2 nA
Azione a telaio
n A  (p1l12h1  p3h 3h1 ) / L y  g1l12 / 2
v A  p3h 3 / 2
COPERTURE SCATOLARI
r 1z
g1
g1
l 12
3
p1
z
4
y
a
p3
f 1y = -r1y
r 1y
h1
2
A
h3
B
5
1
Ly
r 1z
g1
3
f1y -rp
1y1
4
p3 h3
2 nA
r 1y
Struttura labile
f1y  2p1l12  p3h3
f1y
2
p3 h3
n
A
2
105
10/02/2012
COPERTURE SCATOLARI
f1y -r 1y
• Diaframmi di falda progettati come folded plates
semplicemente appoggiate sui timpani di testata e soggetti a
carico uniformemente
f1y
Ry
f1y L2x /8
c 13
x
f1y L x /2
x
f1y
1
z
Lx
Ry
y
2
M
Ly
M(x)
F13(x)
f1y
z
R
F13(x)
x
y
F13 
M f1y L x

Ly
8L y
2
V
• progetto del diaframma come struttura
CORRENTE-PANNELLO
• progetto connessioni:
•Pannello – Pannello
•Pannello – Correnti
•Pannello – Lesene
•Lesene – Murature perimetrali
COPERTURE SCATOLARI
106
10/02/2012
COPERTURE SCATOLARI
COPERTURE SCATOLARI
VERIFICA DI DEFORMABILITA’ DELLA COPERTURA SCATOLARE
nodo 2
(11)
3 3'
f 1y
ye
ye
4
4'
2
nodo 1
2'
sme
5
1
• deformazione allo stato limite
di danno e ultimo
Fo
h
ye
h
 e'   *  0.25  0.5%
h
ye  yew  d e h 3  (1  2%)h 3
L
L
L
107
10/02/2012
COPERTURE SCATOLARI
VERIFICA DI DEFORMABILITA’ DELLA COPERTURA SCATOLARE
(11)
 e'   *
 1 L3
1 
x  Lx 1

y'e  f1y 
2 L y t G*w 
 24 E*w Jid

 5 f L4

f1y L2x
1y x


 384 E*w Jid 8 G*w L y t cos a 


ye  yew ye  
Diaframma in pannelli multistrato: rigidezze equivalenti
E*w 
G*w 
k n lp
k n lp
2A wn 
Ew
A wn  x n t
x n
k n lp
k n lp
2A wn 
Gw
passo chiodatura
lp = 1200 mm, Awn = 50 mm∙27.5mm,
Ew= 5000 MPa, Gw= 2500 MPa, kn = 2700 N/mm (rigidezza del chiodo)
COPERTURE SCATOLARI
COLLEGAMENTO DELLA COPERTURA SCATOLARE CON LE PARETI PERIMETRALI
pannelli di legno multistrato
pannelli di legno multistrato
correnti di gronda
correnti di gronda
spinotti
strato sottile di
malta di calce
armato con rete
da intonaco
spinotti
bonifica della
muratura
mediante
iniezioni di
malta di calce
tirante
cordolo disposto lungo
il timpano di testata
ancoraggi
profondi
(a)
(b)
spinotto
cordolo disposto lungo
il timpano di testata
timpano di facciata
108
10/02/2012
COPERTURE SCATOLARI
APPLICAZIONI STRUTTURALI
hipped end
roof diaphragms
head gable
floor diaphragm
x
porch columns
south wall
y
head gable
Palazzo Calini ai Fiumi, Brescia,
Facoltà di Legge
(progetto: prof. ing. E.Giuriani)
COPERTURE SCATOLARI
APPLICAZIONI STRUTTURALI
San Faustino, Segreteria Studenti
dell’Università degli studi di Brescia
(progetto: prof. ing. E.Giuriani)
109
10/02/2012
Edifici esistenti in c.a.: Metodi di valutazione
In collaborazione con prof. Plizzari e Ing. Feroldi
8.2 Costruzioni esistenti – Criteri generali
E’ definita costruzione esistente quella che abbia, alla data della redazione
della valutazione di sicurezza e/o intervento, la struttura completamente
realizzata.
La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi su edifici esistenti
devono tener conto dei seguenti aspetti:

il progetto riflette lo stato delle conoscenze al tempo della loro costruzione;
il progetto può contenere difetti di impostazione concettuale e di realizzazione non
evidenziabili;

la struttura può essere stata soggetta a terremoti passati o da altre azioni accidentali i
cui effetti non sono evidenti.

Grado di incertezza maggiore di quello degli edifici di nuova progettazione

Scelta di opportuni metodi di analisi e di verifica

Impiego di adeguati fattori di confidenza nelle verifiche di sicurezza
220
110
10/02/2012
Patrimonio edilizio italiano e pericolosità sismica
11%
7%
Prima del 1919
19%
Dal 1919 al 1945
18%
12%
Dal 1946 al 1961
Dal 1962 al 1971
Dal 1972 al 1981
Dal 1982 al 1991
18%
15%
Dopo il 1991
Su un totale di 11 milioni di edifici ad uso abitativo
circa il 35% risale proprio agli anni „60 e ‟70.
Circa 4 milioni di edifici non sono progettati né
organizzati per resistere alle azioni orizzontali.
221
CARATTERI GENERALI DEGLI EDIFICI ESISTENTI
222
111
10/02/2012
La valutazione degli edifici richiede che vengano acquisiti i seguenti dati:
dimensioni geometriche di elementi strutturali, quantitativo di armature,
proprietà meccaniche dei materiali;


strutture di fondazione;

possibili difetti locali dei materiali;

possibili difetti nei particolari costruttivi;

informazioni sulle norme impiegati nel progetto originale;
destinazione d‟uso attuale e futura ed eventuale rivalutazione dei carichi
accidentali;

informazioni sulla natura e l‟entità dei danni eventualmente subiti dalla
struttura e su eventuali riparazioni.

223
CARATTERISTICHE
GLOBALI
 TIPOLOGIA E
DISPOSIZIONE DEL
SISTEMA RESISTENTE

TIPOLOGIA E POSIZIONE
DEL VANO SCALA

TIPOLOGIA E POSIZIONE
DELLE TAMPONATURE
224
112
10/02/2012
CARATTERISTICHE GLOBALI DEGLI EDIFICI ESISTENTI

Forma rettangolare, maglia regolare
Telai in una sola
all‟orditura dei solai

direzione

ortogonale
Tamponature con doppia fodera di laterizi
Tamponature con elementi prefabbricati e
montati in opera

Esempio di edificio regolare in pianta, anno di costruzione 1964
Tamponatura tipo con pannello prefabbricato
225
CARATTERISTICHE
LOCALI

DISPOSIZIONE DELLE
ARMATURE

LUNGHEZZE DI
ANCORAGGIO
 LUNGHEZZE DI
SOVRAPPOSIZIONE

DISPOSIZIONE DELLE
STAFFE
226
113
10/02/2012
CARATTERISTICHE LOCALI DEGLI EDIFICI ESISTENTI

 Armatura
Barre lisce almeno fino agli anni „70
insufficiente nel lembo inferiore delle
travi
Staffe 6mm di passo regolare sulla lunghezza
dei pilastri


Scarso ancoraggio

Passo staffe variabile, diametro di 6-8mm
227
ERRORI E DIFETTI
DELLA
PROGETTAZIONE
 ERRATA
PROGETTAZIONE
ELEMENTI STRUTTURALI

TRAVI FUORI ASSE
 ERRATO
POSIZIONAMENTO FERRI
PIEGATI

LUCI SOLAI ECCESSIVE
228
114
10/02/2012
ERRORI E DIFETTI DEGLI EDIFICI ESISTENTI

Travi disposte fuori asse rispetto ai pilastri
Errato posizionamento dei ferri piegati,
eccessivamente distanti dall‟estremità della
trave


Solai con luci >6m con spessori di 20cm

Travetti prefabbricati inseriti nelle travi
Scarsa attenzione alle zone di ripresa del
getto

229
La valutazione della sicurezza
AZIONE SISMICA
§ 3.2 La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa
ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido nonché di ordinate dello spettro di
risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente S(T) , con riferimento a prefissate
probabilità di eccedenza PVR.
Tabella: Probabilità di superamento PVR al variare dello stato limite considerato
PvR: Probabilità di superamento nel periodo di riferimento VR
Stati limite
SLO
81%
SLD
63%
SLV
10%
SLC
5%
Stati limite di esercizio
Stati limite ultimi
230
115
10/02/2012
AZIONE SISMICA
§ 3.2.3.4 Per gli stati limite di esercizio lo spettro di progetto Sd(T) da utilizzare, sia per le
componenti orizzontali che per la componente verticale, è lo spettro elastico corrispondente,
riferito alla probabilità di superamento nel periodo di riferimento PVR considerata.

T: periodo di vibrazione
Se:
accelerazione
orizzontale

spettrale
231
AZIONE SISMICA
§ 3.2.3.5 Qualora le verifiche vengano condotte agli stati limite ultimi, ai fini del progetto o
della verifica delle strutture le capacità dissipative delle strutture possono essere messe in
conto attraverso una riduzione delle forze elastiche che tiene conto in modo semplificato
della capacità dissipativa anelastica della struttura, della sua sovraresistenza,
dell’incremento del suo periodo proprio a seguito delle plasticizzazioni.
In tal caso, lo spettro di progetto Sd(T) da utilizzare, sia per le componenti orizzontali sia per
la componente verticale, è lo spettro elastico corrispondente riferito alla probabilità di
superamento nel periodo di riferimento PVR considerata, con le ordinate ridotte sostituendo
nelle formule η con 1/q, dove q è il fattore di struttura.
232
116
10/02/2012
FATTORE DI STRUTTURA
§ 7.3.1 Il valore del fattore di struttura q da utilizzare per ciascuna direzione della azione
sismica, dipende dalla tipologia strutturale, dal suo grado di iperstaticità e dai criteri di
progettazione adottati e prende in conto le non linearità di materiale. Esso può essere
calcolato tramite la seguente espressione:
q  q0  K R
qo è il valore massimo del fattore di struttura che dipende dal livello di duttilità attesa, dalla
tipologia strutturale e dal rapporto αu/α1.
KR è un fattore riduttivo che dipende dalle caratteristiche di regolarità in altezza della
costruzione, con valore pari ad 1 per costruzioni regolari in altezza e pari a 0,8 per
costruzioni non regolari in altezza.
233
FATTORE DI STRUTTURA
Tabella 7.4.I – Valori di q0 per edifici in calcestruzzo
234
117
10/02/2012
COMBINAZIONE DELLE COMPONENTI DELL‟AZIONE SISMICA
In caso di analisi tridimensionali lineari, che applicano separatamente le componenti
dell‟azione sismica, si combinano in modo opportuno gli effetti sulla struttura:
1,00Ex  0,3Ey  0,3Ez
con rotazione dei coefficienti moltiplicativi.
La componente verticale verrà tenuta in conto ove necessario.
235
8.7 Valutazione e progettazione in presenza di azioni sismiche
Nelle norme sono ammessi quattro metodi di analisi caratterizzati da complessità e
precisioni crescenti.
Tali metodi consentono di valutare in modo appropriato sia la resistenza che la
duttilità disponibile.
ANALISI STATICA LINEARE
ANALISI DINAMICA MODALE
ANALISI STATICA NON
LINEARE
ANALISI DINAMICA NON
LINEARE
REGOLARITA’ GEOMETRICA
SEMPLIFICAZIONI AMMESSE
Pianta
Altezza
Modello
Analisi
Sì
Sì
piano
statica lineare
Sì
No
piano
dinamica
modale
No
Sì
spaziale
statica lineare
No
No
spaziale
dinamica
modale
236
118
10/02/2012
I metodi di analisi strutturale e le condizioni di applicabilità
ANALISI STATICA LINEARE

edifici regolari in altezza;

primo modo di vibrare < 2,5 Tc;
per edifici di altezza < 40m, il primo modo di vibrare può essere definito secondo
la seguente formula:

T1  C1  H 3 / 4
Dove H è l‟altezza dell‟edificio, in metri, dal piano di fondazione e C1 vale 0,085 per edifici
con struttura a telaio in acciaio, 0,075 per edifici con struttura a telaio in calcestruzzo e 0,050
per edifici con qualsiasi altro tipo di struttura.
applicazione di un sistema di forze distribuite lungo l‟altezza dell‟edificio
assumendo una distribuzione lineare degli spostamenti:

Fi  Fh  zi Wi /  z j W j
j
237
I metodi basati su un comportamento elastico-lineare della struttura non
sono in grado considerare in maniera esplicita la duttilità strutturale e
l‟evoluzione del comportamento non-lineare della struttura. In essi, la
duttilità viene considerata esclusivamente mediante il coefficiente di
struttura.
238
119
10/02/2012
ANALISI DINAMICA LINEARE

modello tridimensionale dell‟edificio;
considerati tutti i modi con massa partecipante superiore al 5%, e comunque con
somma delle masse partecipanti superiore all‟85% della massa totale.

239
ANALISI STATICA NON LINEARE

consentono di studiare l‟evoluzione in campo non-lineare della struttura,
strumento utile in fase di analisi di una struttura al fine di verificare la correttezza
delle ipotesi inerenti la sua effettiva duttilità strutturale e l‟entità degli spostamenti
massimi;

carichi gravitazionali e sistema di forze orizzontali applicati all‟edificio scalate in
modo da far crescere monotonamente lo spostamento orizzontale di un punto di
controllo sulla struttura (es. un punto in sommità dell‟edificio), fino al
raggiungimento delle condizioni ultime.

240
120
10/02/2012
8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza
I LIVELLI DI CONOSCENZA
Ai fini della scelta del tipo di analisi e dei valori dei fattori di confidenza
vengono definiti i tre livelli di conoscenza seguenti:

LC1: Conoscenza Limitata;

LC2: Conoscenza Adeguata;

LC3: Conoscenza Accurata.
Gli aspetti che definiscono i livelli di conoscenza sono:

geometria, ovvero le caratteristiche geometriche degli elementi strutturali;

dettagli strutturali, ovvero quantità e disposizione delle armature;

materiali, ossia le proprietà meccaniche dei materiali.
241
Livello di
conoscenza
Geometria
Dettagli
strutturali
Proprietà dei
materiali
Metodi di
analisi
FC
LC1
Da disegni di
carpenteria
originali con
rilievo visivo a
campione
oppure
rilievo ex-novo
completo.
Progetto
simulato in
accordo alle
norme
dell‟epoca
e
limitate
verifiche in
situ.
Valori usuali per
la
pratica
costruttiva
dell‟epoca
e
limitate prove in
situ.
Analisi lineare
statica o
dinamica.
1.35
Geometria: dai disegni originali o da un rilievo visivo di verifica dell‟effettiva corrispondenza
del costruito ai disegni;
Dettagli costruttivi: ricavati sulla base di un progetto simulato secondo la pratica dell‟epoca di
costruzione;
Proprietà dei materiali: non disponibili informazioni sulle caratteristiche meccaniche dei
materiali. Si adottano valori usuali della pratica costruttiva dell‟epoca e da limitate prove sugli
elementi più importanti.
242
121
10/02/2012
Livello di
conoscenza
Geometria
Dettagli
strutturali
Proprietà dei
materiali
Metodi
di analisi
FC
LC2
Da disegni di
carpenteria
originali con
rilievo visivo a
campione
oppure
rilievo ex-novo
completo.
Disegni costruttivi
incompleti
con
limitate verifiche
in
situ
oppure
estese verifiche
in situ.
Dalle specifiche
originali di progetto o
dai certificati di prova
originali
con
limitate prove in situ
oppure
estese prove in situ.
Tutti
1.20
Geometria: dai disegni originali o da un rilievo visivo a campione di verifica dell‟effettiva
corrispondenza del costruito ai disegni;
Dettagli costruttivi: ricavati sulla base di un‟estesa verifica in situ. Limitata verifica in situ delle
armature negli elementi più importanti;
Proprietà dei materiali: dai disegni costruttivi o dai certificati originali comunque validati da
limitate prove in situ, in alternativa estese verifiche in situ.
243
Livello di
conoscenza
Geometria
LC3
Da disegni di
carpenteria
originali con
rilievo visivo a
campione
oppure
rilievo ex-novo
completo.
Dettagli
strutturali
Proprietà dei
materiali
Disegni costruttivi Dai certificati di prova
completi
originali o dalle
con
specifiche originali di
limitate verifiche
progetto
in
con
situ
estese prove in situ
oppure
oppure
esaustive
esaustive prove in
verifiche in situ.
situ
Metodi
di analisi
FC
Tutti
1.00
Geometria: dai disegni originali o da un rilievo visivo a campione di verifica dell‟effettiva
corrispondenza del costruito ai disegni;
Dettagli costruttivi: ricavati sulla base di un‟esaustiva verifica in situ oppure dai disegni
costruttivi originali; è comunque richiesta una verifica delle armature negli elementi più
importanti;
Proprietà dei materiali: dai disegni costruttivi o dai certificati originali comunque validati da
estese prove in situ, in alternativa esaustive verifiche in situ.
244
122
10/02/2012
8.4 Classificazione degli interventi
Categorie di intervento:
 Adeguamento:
conseguimento dei livelli di sicurezza previsti dalle norme;
Miglioramento:
incremento
della
sicurezza
strutturale
necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme;

senza
Riparazione: intervento locale su elementi isolati che comporta un
miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

245
8.4.1 Intervento di adeguamento
Obbligatorio procedere alla valutazione della sicurezza e all‟adeguamento
della costruzione nei casi di:

sopraelevazione;

ampliamento mediante opere connesse;

variazione di classe e/o destinazione d‟uso e/o geometria della struttura.
246
123
10/02/2012
8.4.2 Intervento di miglioramento
Il progetto si riferisce all‟intera costruzione e deve riportare le verifiche
dell‟intera struttura post-intervento.
La valutazione della sicurezza, nel caso di intervento di adeguamento, è
finalizzata a stabilire se la struttura, a seguito dell‟intervento, è in grado di
resistere alle combinazioni delle azioni di progetto contenute nelle NTC, con il
grado di sicurezza richiesto dalle stesse.
Si parla di miglioramento per tutti quegli interventi finalizzati ad accrescere le
capacità di resistenza delle strutture esistenti alle azioni considerate.
Il progetto e la valutazione della sicurezza devono essere estesi a tutte le
parti della struttura interessate dalle modifiche, nonché alla struttura nel suo
insieme.
Nel caso di intervento di miglioramento sismico, la valutazione della sicurezza
riguarderà, necessariamente, la struttura nel suo insieme, oltre che i possibili
meccanismi locali.
247
8.4.3 Riparazione
Gli interventi di questo tipo riguardano singole parti e/o elementi della
struttura e interesseranno porzioni limitate della costruzione (travi, architravi,
porzioni di solaio, pilastri, pannelli murari o parti di essi, non adeguati alla
funzione strutturale che debbono svolgere).
Il progetto e la valutazione della sicurezza possono essere riferiti alle sole
parti e/o elementi interessati.
Si documenta che, rispetto alla configurazione precedente, non siano
prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della
struttura nel suo insieme e che gli interventi comportino un miglioramento
delle condizioni di sicurezza preesistenti.
248
124
10/02/2012
8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza – Analisi
Come acquisire i dati necessari ad un‟approfondita analisi dell‟edificio
esistente?

Documenti di progetto (disegni, relazioni tecniche);

Eventuale documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzione;

Rilievo strutturale;

Prove in situ ed in laboratorio.
249
8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza - Rilievo
LA GEOMETRIA DELL‟EDIFICIO
Disegni
originali di carpenteria: descrivono geometria della struttura, degli elementi strutturali
e le loro dimensioni. Individuano organismo resistente alle azioni verticali ed orizzontali.
Disegni
costruttivi o esecutivi: contengono descrizione della quantità, disposizioni e dettagli
costruttivi delle armature e dei materiali utilizzati.
visivo: finalizzato al controllo della corrispondenza tra l‟effettiva geometria della
struttura e i disegni originali di carpenteria disponibili. Comprende il rilievo a campione della
geometria di alcuni elementi.
Rilievo
Rilievo
completo: serve a produrre disegni completi di carpenteria nel caso in cui quelli
originali siano mancanti. I disegni prodotti devono descrivere la geometria della struttura, gli
elementi strutturali e le loro dimensioni.
Rilievo dei dissesti in atto o stabilizzati, individuazione dei quadri fessurativi e dei
meccanismi di danno.
250
125
10/02/2012
I DETTAGLI COSTRUTTIVI
simulato: definisce, in mancanza di disegni originali, la disposizione dell‟armatura in
tutti gli elementi con funzione strutturale. Deve essere eseguito sulla base delle norme
tecniche in vigore e della pratica caratteristica dell‟epoca della costruzione.
Progetto
Verifiche
limitate: servono per verificare la corrispondenza tra le armature presenti e quelle
riportate nei disegni costruttivi, oppure ottenute mediante il progetto simulato.
Verifiche
estese: servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali come
alternativa al progetto simulato seguito da verifiche limitate, oppure quando i disegni
costruttivi originali sono incompleti.
Verifiche
esaustive: servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali e si
desidera un livello di conoscenza accurata.
251
LE PROPRIETA‟ DEI MATERIALI
La modalità di valutazione delle proprietà dei materiali in situ è basata su prove
dirette, generalmente di tipo distruttivo.

Calcestruzzo: estrazione di campioni ed esecuzione di prove di compressione fino a rottura.
Acciaio: estrazione di campioni ed esecuzione di prove a trazione fino a rottura con
determinazione della resistenza a snervamento e della resistenza e deformazione ultima.

Sono ammessi metodi di indagine non distruttiva di documentata affidabilità, che
non possono essere impiegati in completa sostituzione di quelli sopra descritti, ma
sono consigliati a loro integrazione.
252
126
10/02/2012
DETTAGLI COSTRUTTIVI E PROVE SUI MATERIALI
Tabella C8A.1.3a – Definizione orientativa dei livelli di rilievo e prove per edifici in c.a.
Verifiche
limitate
Rilievo dei dettagli costruttivi
Prove sui materiali
La quantità e disposizione
dell‟armatura è verificata per
almeno il 15% degli elementi.
1 provino di cls. per 300 m2 di piano
dell‟edificio, 1 campione di armatura
per
piano dell‟edificio.
Verifiche
estese
2 provini di cls. per 300 m2 di piano
dell‟edificio, 2 campioni di armatura
per
Verifiche
esaustive
3 provini di cls. per 300 m2 di piano
dell‟edificio, 3 campioni di armatura
per
253
Il programma delle indagini
Verifica
soddisfacente
DISPONIBILITA’
Disegni originali di
carpenteria
SI
Costruzione
modello
RILIEVO VISIVO
Verifica NON
soddisfacente
NO
SI
RILIEVO
COMPLETO
Costruzione
modello
VERIFICHE IN SITU LIMITATE
dei dettagli costruttivi
Verifica
soddisfacente
Verifica NON
soddisfacente
DISPONIBILITA’
Disegni costruttivi
originali
VERIFICHE IN SITU ESTESE O ESAUSTIVE
NO
PROGETTO
SIMULATO
VERIFICHE IN SITU LIMITATE
254
127
10/02/2012
L‟obiettivo della campagna di indagini è la raccolta e l‟esame critico di informazioni
sulle dimensioni, caratteristiche e condizioni dei materiali e degli elementi
strutturali.
Al fine di ottenere un quadro di informazioni soddisfacente è utile articolare le
attività di indagini in due fasi:
INDAGINI
PRELIMINARI
INDAGINI
DETTAGLIATE
255
Indagini preliminari volte ad ottenere:

periodo di progettazione e periodo di costruzione;

elaborati di progetto, di collaudo e contabili;

ricostruzione della storia ed eventuali variazioni d‟uso;

presenza di eventuali condizioni di danno e/o degrado;

presenza di corpi aggiunti;

destinazione d‟uso ed eventuali previsioni di cambiamento.
256
128
10/02/2012
Indagini dettagliate costituite da un esame completo ed accurato della struttura:

saggi;

prove in situ per individuare dettagli costruttivi ;

prelievo di campioni.
257
La campagna di rilievo
Livelli di approfondimento differenti in virtù degli elaborati disponibili:

stato generale di manutenzione e conservazione;

stato ed aspetto superficiale del calcestruzzo;

presenza di zone degradate e/o danneggiate;

espulsione del copriferro;

disgregazione superficiale del calcestruzzo;

distacco dei pannelli di tamponatura;

interazione tra struttura ed impiantistica;

presenza di lesioni;

dissesti delle fondazioni.
258
129
10/02/2012
La campagna dei saggi
Sondaggi decisi in numero e caratteristiche tali da ottenere:
pilastri: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione delle armature
longitudinali;

travi: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione delle armature
longitudinali;

solai: orditura, interasse tra le nervature, armature principali, armature di
riparazione;

tamponature: tipologia e caratteristiche degli elementi utilizzati,spessore, numero
di starti, presenza di intercapedini;


fondazioni: tipologia e piano di posa.
259
La campagna dei saggi
Elementi strutturali da indagare e modelli di calcolo dei solai
260
130
10/02/2012
Il progetto simulato
Progetto simulato
Conoscenza del periodo di progettazione e costruzione dell‟edificio
Normative tecniche vigenti all‟epoca della progettazione
Manualistica autorevole di utilizzo
Consuetudini progettuali e costruttive
261
Passi fondamentali della progettazione simulata
1. Individuazione dell‟età di progettazione e costruzione
2. Individuazione e studio dello schema strutturale
- solai
- travi
- pilastri
- copertura
- elementi non strutturali
262
131
10/02/2012
Passi fondamentali della progettazione simulata
3.
Scelta del modello di calcolo
4.
Valutazione dei carichi
5.
Progetto delle armature e verifica degli elementi strutturali
6.
Indagini in situ
7.
Revisione del progetto simulato
263
Principali fonti normative dell’epoca
R.D. 23/05/1932
Primo organico Regolamento sui materiali e sulle modalità
di posa in opera delle strutture in c.a.
R.D. 16/11/1939
n.2229
Norme per la esecuzione delle opere in conglomerato
cementizio semplice od armato
L. 05/11/1971
n.1086
Norme per la disciplina delle opere di conglomerato
cementizio armato, normale e precompresso ed a
struttura metalliche
D.M.30/05/1972
D.M.26/03/1980
Resistenze espresse in termini di
valori caratteristici, introdotti acciai
ad aderenza migliorata, metodo
tensioni ammissibili.
D.M.09/01/1996
264
132
10/02/2012
CARATTERISTICHE DEL CALCESTRUZZO NELLE DIVERSE NORMATIVE
Resistenza
Normativa
[kg/cm2]
R.D.
2229/39
Compr.
Flessione
Taglio
σamm/σmax
σamm/σmax
τc0/σmax
τc1/σmax
Normale
>120
29,2%
33,3%
3,3%
11,7%
Alta res.
>160
28,1%
31,3%
3,8%
10%
Contr. in
cant.
180-225
33,3%
33,3%
2,7%
7,1%
D.M.
30/05/72
Val.caratt.
150-500
20-28%
29-40%
2,6-1,7%
9,3-48%
D.M.
26/03/80
“
“
“
“
“
“
D.M.
09/01/96
“
“
“
“
“
“
265
CARATTERISTICHE DELL‟ACCIAIO NELLE DIVERSE NORMATIVE
Resistenza [kg/cm2]
Normativa
Rottura
R.D.
2229/39
σamm/σmax
Allungamento
a rottura
Snervamento
Dolce
4200-4500
>2300
28-33%
20%
Semiduro
5000-6000
>2700
33-40%
16%
Duro
6000-7000
>3100
29-40%
14%
Barre
lisce
3400-5000
2300-3200
35-32%
24-23
Barre
ader.migl.
4600-5500
3800-4400
48-40%
14-12
D.M.
26/03/80
“
“
“
“
D.M.
09/01/96
“
“
“
“
D.M.
30/05/72
266
133
10/02/2012
DATI DI PROGETTO E VERIFICA PER GLI ELEMENTI TRAVE
Normativa
Arm.longit.
R.D.
2229/39
Arm.trasversale
Verifiche
Copriferro
Interferro
50% taglio staffe
50% taglio piegati
n=6,8,10
Metodo T.A.
2 cm
min(2cm,Ф)
n=10,15
Metodo T.A.
Calcolo a rottura
2-4 cm
min(2cm,Ф)
D.M.
30/05/72
Af=0,25%Asez
(barre lisce)
Af=0,15%Asez
(barre A.M.)
D.M.
26/03/80
“
Astaffe=3cm2/m
pst<0,8(alt.utile)
pst<12Фmin(appoggi)
n=15
Metodo T.A.
“
“
D.M.
09/01/96
“
“
“
“
“
267
DATI DI PROGETTO E VERIFICA PER GLI ELEMENTI PILASTRO
Normativa
Arm.longit.
Arm.trasversale
Verifiche
Copriferro
Interferro
R.D.
2229/39
0,8% fino a 2000
cm2
0,5% oltre 8000
cm2
pst=min(0,5Lmin;
10Фmin )
n=6,8,10
Metodo T.A.
2 cm
min(2cm,Ф)
D.M.
30/05/72
0,6-5% Acls s.n.
0,3% Aeff
Фmin=12mm
pst=min(15Фmin;
25cm)
Фmin=6mm
n=10,15
Metodo T.A.
Calcolo a rottura
2-4 cm
min(2cm,Ф)
D.M.
26/03/80
>0,8% Acls s.n.
0,3-6% Aeff
Фmin=12mm
pst=min(15Фmin;
25cm)
Фmin=6mm
n=15
Metodo T.A.
“
“
D.M.
09/01/96
“
“
“
“
“
268
134
10/02/2012
DATI DI PROGETTO E VERIFICA PER I SOLAI REALIZZATI IN OPERA
Normativa
Dimensioni
Armatura
ripartizione
Verifiche
Copriferro
R.D.
2229/39
H=max(L/30,8cm)
Soletta min 4 cm
Arip=25% Aprincipale
n=6,8,10
Metodo T.A.
Soletta 0,8cm
Trav.=2cm
D.M.
30/05/72
H=max(L/30,8cm)
Soletta min 4 cm
Arip=25% Aprincipale
n=10,15
Metodo T.A.
Calcolo a rottura
Soletta 0,8cm
Trav.=2cm
D.M.
26/03/80
H=max(L/25,2cm)
Soletta min 4 cm
n=15
Metodo T.A.
“
D.M.
09/01/96
“
“
“
“
269
LA MANUALISTICA DI USO COMUNE
Le indicazioni contenute nelle normative spesso non fornivano indicazioni
sufficienti a definire una struttura per poterne effettuare le verifiche di resistenza
si ricorre alla manualistica di uso corrente nei decenni passati
SANTARELLA 1956,1968
PAGANO 1963,1968
270
135
10/02/2012
SOLAI

Modello di trave continua su più appoggi

Momento all‟incastro ql2/12-ql2/24

(Pp+g) distribuiti su tutte le campate

(q) disposto nel modo più sfavorevole

Teoria delle linee di influenza
Armature dal diagramma del momento
flettente

Figura – Disposizione delle armature nei solai (Santarella, 1968)
271
TRAVI

Modello di trave continua su più appoggi
Calcolo della combinazione di carico più
sfavorevole (tabelle di riferimento)

Determinazione di taglio e momento
flettente

Previste almeno 4 barre longitudinali ai
vertici, dette “reggistaffa”, di diametro Ф8Ф12

Reggistaffa spesso uniche armature al
lembo inferiore della trave alle estremità

Figura – Disposizione delle armature nelle travi (Santarella, 1968)
272
136
10/02/2012
PILASTRI

Dimensionati con lo sforzo normale

Sezioni ridotte e poco armate
Riduzione carichi accidentali dall‟ultimo
piano

Carico eccentrico solo nei pilastri di
estremità dei telai

Figura – Disposizione delle staffe nei pilastri
(Santarella, 1968)
Verifiche di resistenza secondo le
formule della flessione composta nel
caso di azioni assiali non centrate


l/a>15 verifica ad instabilità
Sezioni tipicamente quadrate con 4
barre longitudinali

Figura – Dettaglio nodo trave-pilastro (Santarella, 1968)
273
Trave a ginocchio
SCALE
Soletta rampante
Trave a ginocchio: modello di trave
incastrata

Soletta rampante: schema di trave
proiettata in orizzontale

Tramite le modellazioni
calcolati momento flettente,
momento torcente

venivano
taglio e
Particolare attenzione alle armature
longitudinali nelle zone di collegamento
con i pianerottoli

Infittimento staffe nel collegamento
trave a ginocchio-pianerottolo

Figura – Disposizione delle armature nelle scale (Santarella, 1968)
274
137
10/02/2012
La determinazione delle proprietà dei materiali
LE INDAGINI
Le proprietà sui materiali possono essere determinate dalle seguenti fonti:

valori usuali per la pratica costruttiva dell‟epoca;

specifiche originali di progetto o certificati di prova originali;

prove in situ (limitate, estese, esaustive).

resistenza a compressione del calcestruzzo;

tensione di snervamento dell‟acciaio;

resistenza a rottura dell‟acciaio.
Distruttive
INDAGINI
Non distruttive
275
LE INDAGINI SUL CALCESTRUZZO
METODO
COSTO
RAPIDITA’
DANNO
RAPPRESENTATI
VITA’
AFFIDABILITA’
Carotaggio
Elevato
Bassa
Moderato
Moderata
Elevata
Sonde
Windsor
Moderato
Elevata
Minimo
Superficiale
Scarsa
Ultrasuoni
Basso
Elevata
Nullo
Buona
Moderata
Sclerometro
Basso
Elevato
Nullo
Superficiale
Scarsa
276
138
10/02/2012
CAROTAGGIO
misura diretta della resistenza del calcestruzzo e del
suo modulo elastico;

prelievo di almeno 3 campioni cilindrici mediante
carotatrici a corona diamantata;

operazione invasiva, delicata e complessa (è
importante ridurre al minimo il danneggiamento del
campione nel corso dei prelievi);

diametro carote almeno pari a tre volte la dimensione
massima dell‟aggregato, l‟altezza almeno due volte il
diametro della carota.

La resistenza misurata sulle carote fcar è influenzata da:

posizione del prelievo nell‟elemento strutturale;
 disturbo

nelle operazioni di prelievo;
presenza di eventuali armature.
277
CAROTAGGIO
Scelta dei punti di indagine:
pilastro: prelievo ideale in mezzeria dove le sollecitazioni flessionali sono ridotte, da evitare
la zona di sommità dove la compattazione ovvero la qualità del calcestruzzo è inferiore;

travi: carotaggio ideale sul fianco a circa 1/4, 1/5 della luce netta e a circa metà altezza per
travi fuori spessore, carotaggio verticale per travi in spessore.

Importante: rilevazioni pacometriche per evitare le barre di armatura
Punti di esecuzione delle indagini sugli elementi strutturali
278
139
10/02/2012
CAROTAGGIO
Conversione della resistenza delle carote fcar nella resistenza del calcestruzzo in situ fcis può
essere calcolata tramite la seguente relazione
f cis  (Ch  Cdia  Ca  Cd ) f car
Ch/D: coeff. correttivo per rapporti h/D diversi da 2;
Cdia: coeff. correttivo relativo al diametro;
Ca: coeff. correttivo relativo alla presenza di armature incluse;
Cd: coeff. correttivo per tener conto del disturbo arrecato alla carota nelle operazioni di
estrazione.
279
DETERMINAZIONE DEL VALORE CARATTERISTICO DELLA RESISTENZA A
COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO DAL CAROTAGGIO
NTC 2008
Il valor medio della resistenza del calcestruzzo in opera (definita come resistenza strutturale)
è in genere inferiore al valor medio della resistenza dei prelievi in fase di getto maturati in
condizioni di laboratorio (definita come resistenza potenziale). È accettabile un valore medio
della resistenza strutturale, misurata con tecniche opportune e debitamente trasformata in
resistenza cilindrica o cubica, non inferiore all’85% del valore medio definito in fase di
progetto.
f cm 
f m,car
0,85
Rcm 
f m,car
0,83  0,85
Le stesse non forniscono indicazioni per il passaggio al valore caratteristico che potrebbe
essere effettuato seguendo le indicazioni dell’Eurocodice 2:
f ck  f cm  8MPa
Rck  Rcm  8MPa
280
140
10/02/2012
EN 13791
La Norma EN 13791 prende in considerazione la possibilità di passare dal valore medio a
quello caratteristico; essa suggerisce due differenti approcci per la stima della resistenza
caratteristica del calcestruzzo in situ.
Approccio A
Approccio B
Numero carote ≥ 15
3 ≤ numero carote ≤ 14
281
EN 13791
Approccio A
Secondo il primo approccio, la resistenza caratteristica del calcestruzzo in opera (espressa in
MPa) è il minimo dei due valori di resistenza seguenti:
 k s
n ),is
2
f ck ,is  min fism,(lowest
4
f
Fm(n),is = resistenza a compressione del calcestruzzo in opera dopo n test
k2 = coefficiente che deve essere fissato dagli annessi nazionali, in mancanza di indicazioni
specifiche si può assumere il valore di 1,48
s = rappresenta la deviazione standard dei risultati (il cui valore minimo è fissato pari a 2
Mpa).
282
141
10/02/2012
EN 13791
Approccio A
Dalla resistenza caratteristica in situ ricavata dall‟equazione precedente si passa, utilizzando
la Tabella 1, alla classe di resistenza del calcestruzzo in opera:
283
EN 13791
Approccio B
In questo caso, la stima della resistenza caratteristica in situ (espressa in MPa) è fornita dal
minimo dei due valori seguenti:
k
n ),is
4
f
k = assume valori differenti al variare del numero di carote considerate; vale 5 nel caso di un
numero di carote (n) compreso tra 10 e 14; vale 6 per n compreso tra 7 e 9, mentre vale 7
per n compreso tra 3 e 6.
Anche in questo caso il passaggio alla classe di resistenza del calcestruzzo avviene allo
stesso modo visto per l’approccio A.
284
142
10/02/2012
COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO DA PROVE NON DISTRUTTIVE
EN 13791
Approccio A
Applicabile nel caso di relazione specifica tra prove in situ e risultati delle prove non
distruttive. L‟approccio statistico si applica quando il numero di carote sottoposte a prova è
almeno pari a 15; in questo caso la resistenza caratteristica cubica in opera è il valore minore
desunto dalle due seguenti equazioni
1, 48s
n ),is
4
f
s = rappresenta la deviazione standard dei risultati (il cui valore minimo è fissato pari a 2
Mpa).
285
COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO DA PROVE NON DISTRUTTIVE
EN 13791
Approccio B
Prove sclerometriche, prove ultrasoniche e prove di estrazione possono essere utilizzate per
l‟accertamento delle prove sul calcestruzzo in opera usando una curva base shiftata in base
alle prove sulle carote di calcestruzzo:
R = numero di rimbalzi da prova sclerometrica
v = velocità onde ultrasoniche
F = forza desunta da prove di estrazione
δf1…n = differenza tra il risultato della prova su
carota e il valore fornito dalla curva base
1 = curva base
2 = distanza tra le curve
3 = curva determinata in base alla relazione tra metodi distruttivi e non distruttivi
286
143
10/02/2012
PROVE SCLEROMETRICHE
utili per valutare l‟omogeneità del calcestruzzo o per
delimitare le zone di calcestruzzo degradato;

massa battente d‟acciaio azionata da una molla che
contrasta un‟asta di percussione a contatto della
superficie di prova;

si misura l‟altezza di rimbalzo della massa contro la
superficie dell‟elemento da indagare;

questo metodo non può sostituire le prove distruttive
ma può affiancarsi ad esse;

superficie di prova priva di intonaci e lisciata con pietra
abrasiva;

minimo 9 misure distanti 25mm tra loro e dal bordo
della superficie.

287
PROVE SCLEROMETRICHE
mediante opportune curve l‟indice di rimbalzo viene correlato alla resistenza a
compressione del calcestruzzo Rc;

l‟indice di rimbalzo S viene determinato come media degli indici misurati in punti differenti
della superficie.

Curva indice di rimbalzo-resistenza cubica a compressione
288
144
10/02/2012
PROVE ULTRASONICHE
Tramite la velocità di propagazione delle onde nel
calcestruzzo si riescono a ricavare le sue caratteristiche
meccaniche.
Fattori che influenzano l‟affidabilità di tale prova:

rapporto A/C;

età del conglomerato;

contenuto di umidità;

presenza di armature;

stato di sollecitazione (presenza di fessure).
Prove ultrasoniche affidabili non tanto per la
determinazione della resistenza del conglomerato,
quanto per valutarne l‟omogeneità e lo stato
fessurativo.
289
PROVE ULTRASONICHE
si misura il tempo impiegato da onde soniche, di frequenza compresa nell‟intervallo 40-120
kHz, ad attraversare un mezzo compreso tra il trasduttore trasmittente e quello ricevente
collocati a distanza nota, ricavandone la velocità di propagazione;


superfici adeguatamente preparate regolari;

sostanza accoppiante sulla superficie per garantire un efficace contatto dei trasduttori.
Letture ultrasoniche per trasparenza (a), diagonali (b) e superficiali (c)
290
145
10/02/2012
SONDA WINDSOR
metodo penetrometrico che consiste nella penetrazione
di una sonda sparata nel materiale oggetto dell'indagine
da una pistola a mezzo di una carica calibrata;

prova
eseguita con tre sonde, sparate ai vertici di una
speciale dima, munita di tre fori posti agli spigoli di un
triangolo equilatero, di lato 177 mm ;
la media dei tre valori è il valore caratteristico di quella
posizione.

291
SONDA WINDSOR
Il valore della resistenza è correlata alla lunghezza di esposizione della sonda da una
legge di correlazione standard ed impostata, dalla casa costruttrice del sistema, in funzione
della durezza Mohs degli inerti.

Curva lunghezza esposta – resistenza a compressione
292
146
10/02/2012
IL METODO SONREB
SONic + REBound = ultrasuoni + sclerometro
Valutazione dei valori locali della velocità ultrasonica V e dell‟indice di rimbalzo S per ottenere
la resistenza del calcestruzzo Rc :
Rc  a  S b V c
La stima della resistenza può essere effettuata anche tramite grafici di curve di isoresistenza
nel piano V-S:
Uso del grafico con curve di isoresistenza
293
MISURA PROFONDITA‟
CARBONATAZIONE
Carbonatazione= formazione di carbonato di calcio sullo strato superficiale
Ca(OH ) 2  CO2  CaCO3  H 2O
Conseguenze negative sulle armature:

riduzione del pH all‟interno dello strato carbonatato;
soluzione alcolica di fenolftaleina che colora di rosa il calcestruzzo non ancora
carbonatato;


confronto tra lo spessore del copriferro e quello del calcestruzzo carbonatato.
294
147
10/02/2012
LE INDAGINI SULLE ARMATURE
PRELIEVO SPEZZONI

metodo distruttivo di prelievo di spezzoni di armatura da studiare in laboratorio;
spezzoni sottoposti a prova di trazione per la stima di tensione di snervamento,
resistenza a rottura e allungamento a rottura;

attenzione alla presenza del fenomeno di corrosione delle barre che ne
compromette la resistenza.

295
Ringraziamenti
Un particolare ringraziamento alla prof.ssa Marini per le slides inerenti gli edifici in
muratura;
all‟Ing. Cominelli per le slides sulla diagnostica negli edifici in muratura;
al prof. Plizzari e all‟Ing. Feroldi per le slides sugli edifici in calcestruzzo armato;
al prof. Giuriani per i numerosi riferimenti a sue opere di rinforzo strutturale e a
suoi studi teorici.
296
148

Impiantistica per i Beni Culturali

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