SOPRAELEVARE IN CENTRO STORICO:

LA NOSTRA ESPERIENZA

Relatore Ing. Marco Peroni – Marco Peroni Ingegneria – Faenza (Ra)

Autori del progetto strutturale:

Ing. Marco Peroni

Ing. Irene Fabbi

Ing. Denis Dalle Fabbriche

Progettista architettonico:

Arch. Tiziano Conti - Faenza

SOMMARIO

PROGETTO DI SOPRAELEVAZIONE IN CENTRO STORICO

- Rilievo geometrico-strutturale dello stato attuale e recupero degli

esecutivi strutturali dell’edificio esistente oggetto dell’intervento.

- Scelta tra diverse strategie di adeguamento: la prima proposta di

sopraelevazione con isolatori e il «dirottamento» verso la

soluzione definitiva.

- Interventi convenzionali progettati ed infine autorizzati dal Genio

Civile.

- Un cenno sull’applicazione innovativa del concetto «TMD abitato»

che questa volta siamo riusciti ad applicare su un’altra

sopraelevazione a Faenza.

Lo stato attuale Il progetto con la sopraelevazione

Anno di costruzione: 1970

Ubicazione: FAENZA (Ra) – zona sismica 2 (ag,SLV = 0.2g)

Dati a disposizione: esecutivi strutturali e collaudo statico

Dimensioni edificio: circa 19x10m, piano interrato + due piani fuori terra,

progettato per ulteriori due piani di sopraelevazione

PROGETTO DI SOPRAELEVAZIONE IN CENTRO STORICO

RILIEVO GEOMETRICO-STRUTTURALE

FONDAZIONI:

a travi rovesce di larghezza

130cm e altezza 100cm

+ pareti interrato in c.c.a.

spessore 30cm

PILASTRI:

Telaio centrale 30x50cm

rastremati fino a 30x30cm

Telaio frontale 30x35cm

rastremati fino a 30x30cm

TRAVI PIANO PRIMO:

Telaio centrale 100x20cm

Telaio frontale 30x45cm

TRAVI PIANO SECONDO:

Telaio centrale a T

Telaio frontale 30x45cm

ESTRATTI DISEGNI ORIGINALI DI CARPENTERIA:

TELAIO CENTRALE – PIANO TERRA

ESTRATTI DISEGNI ORIGINALI DI CARPENTERIA:

TELAIO CENTRALE – PIANO PRIMO

ESTRATTI DISEGNI ORIGINALI DI CARPENTERIA:

TELAIO CENTRALE – PIANO SECONDO

ESTRATTI DISEGNI ORIGINALI DI CARPENTERIA:

TELAIO FRONTALE – PIANO PRIMO E SECONDO

...PROBLEMI DI INTERFERENZA CON STRUTTURE ADIACENTI…

CARATTERISTICHE DINAMICHE STATO ATTUALE

Stima del periodo della struttura

T1 = C1 ∙ H3/4

T1 = 0.075 ∙ 103/4 ≈ 0.42 s

risulta TB = 0.16 s < T1 < TC = 0.47 s

δmax,amm δSLV

dir. X 4,52 2,57

dir. Y 5,05 5,39

dir. X 5,15 3,95

dir. Y 5,86 13,2

Primo impalcato

Secondo impalcato

δmax,amm > δSLV

ok

no

ok

no

Valutazione di sicurezza in termini di

spostamenti SLV (C8.7.2.5 NTC2008)

uSD 4/3

SCELTA TRA DIVERSE STRATEGIE DI ADEGUAMENTO

Tecniche convenzionali di adeguamento sismico (DM 14/01/2008 §8.7.4):

- modifica dell’organismo strutturale, con l’aggiunta di nuovi elementi

resistenti, quali controventi in acciaio

- introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di resistere

per intero all’azione sismica di progetto, quali travi e pilastri in acciaio

- rinforzo di tutti o parte degli elementi strutturali esistenti

→ tecnologia molto invasiva in termini di tempi e costi

Soluzione innovativa di introduzione di un sistema di protezione passiva

basato sul concetto di TMD

- interposizione di isolatori sismici alla sommità dell’edificio esistente

- interventi limitati sull’esistente

→ tecnologia abbandonata a causa

dell’interferenza con le strutture adiacenti

Ricerche dello studio e primi schizzi…

PRIMA IPOTESI DI PROGETTO DI ADEGUAMENTO: il «TMD abitato»

L’analisi non lineare

Tale soluzione permette di controbilanciare, in parte, i movimenti sismici della

struttura sottostante esistente riducendo di fatto le deformazioni e le sollecitazioni, a

cui è soggetto. Una quota-parte dell’energia sismica viene quindi trasferita

dall’edificio esistente alla struttura di sopraelevazione, diminuendo l’impegno degli

elementi strutturali esistenti.

Schema strutturale di fatto

(edificio esistente)Schema strutturale di progetto

(edificio con la sopraelevazione isolata)

PRIMA IPOTESI DI PROGETTO DI ADEGUAMENTO: il «TMD abitato»

→ soluzione poi abbandonata

causa il non soddisfacimento del punto C8A.3 della circolare n°617/2009

IL PROGETTO DI ADEGUAMENTO SISMICO AUTORIZZATO

- creazione di giunto sismico con le strutture adiacenti

- inserimento di nuovi pilastri in acciaio e di controventature

- sopraelevazione in acciaio poggiata all’esistente

ANALISI DINAMICA DELLA STRUTTURA

Estratto della sopraelevazione in acciaio:

Modello di calcolo stato di progetto:

FATTORE DI STRUTTURA: q=2,0

ANALISI DINAMICA: I PRIMI MODI DI VIBRARE

δmax,amm δSLV

dir. X 3,50 2,30

dir. Y 3,90 1,88

dir. X 4,76 3,05

dir. Y 3,72 2,91

Primo impalcato

Secondo impalcato

δmax,amm > δSLV

ok

ok

ok

ok

La capacità deformativa è definita con

riferimento alla rotazione (“rotazione

rispetto alla corda”) della sezione

d’estremità rispetto alla congiungente

quest’ultima con la sezione di momento

nullo a distanza pari alla luce di taglio.

uSD 4/3

VERIFICHE SLV IN TERMINI DI SPOSTAMENTI (C8.7.2.5 NTC2008)

DIMENSIONAMENTO DEL GIUNTO SISMICO: spessore 12cm

VERIFICA DEI PILASTRI ESISTENTI – STATO DI PROGETTO

daNV

daNV

cmkgM

cmkgM

kgN

Edz

Edy

Rdz

Rdy

Rd

1450

1500

342373

500637

59650

,

,

,

,

ESEMPIO: PILASTRO N°1

La verifica è soddisfatta in quanto l’azione sollecitante ricade all’interno del

dominio di resistenza.

La verifica non è soddisfatta in quanto l’azione sollecitante non ricade

all’interno del dominio di resistenza.

daNV

daNV

cmgM

cmkgM

kgN

Edz

Edy

Rdz

Rdy

Rd

882

3651

745989

109200

30790

,

,

,

,

ESEMPIO: PILASTRO N°13

VERIFICA DEI PILASTRI ESISTENTI – STATO DI PROGETTO

RINFORZO A PRESSOFLESSIONE PILASTRI

VERIFICA AL CONFINAMENTO (CNR DT 200)

Per ottenere un efficace confinamento si

dispongono le fibre in direzione perpendicolare

all’asse dell’elemento.

Il rinforzo in FRP esercita un confinamento

passivo sulla membratura compressa.

La verifica dell’elemento confinato consiste

nell’accertare che sia soddisfatta la seguente

limitazione:

PARTICOLARE RINFORZO PILASTRI IN C.A.

PARTICOLARE RINFORZO A FLESSIONE TRAVI IN C.A.

PARTICOLARE RINFORZO A TAGLIO TRAVI IN C.A.

Lo stato attuale Il progetto con la sopraelevazione

Anno di costruzione: 1982

Ubicazione: FAENZA (Ra) – zona sismica 2 (ag,SLV = 0.2g)

Dati a disposizione: esecutivi strutturali e collaudo statico

Dimensioni edificio: circa 16x15m, piano interrato + due piani fuori terra

Progetto architettonico: Arch. Roberta Bandini – Studio Lelli&Associati di Faenza

PROGETTO DI SOPRAELEVAZIONE DI EDIFICIO ISOLATO

Lo stato attuale Il progetto con la sopraelevazione

PROGETTO DI SOPRAELEVAZIONE CON “TMD ABITATO”

Isolatori sismici

Edificio esistente

sottostante in cca

Struttura in acciaio

e vetro di

sopraelevazione

Copertura in tetto

verdeSEZIONE

TECNOLOGICA

Modello di calcolo stato attuale: Modello di calcolo stato di progetto:

ANALISI DINAMICA DELLA STRUTTURA

gkgf

m

m

m

m /

1140000

0102000

0021500

00

00

00

3

2

1

Definizione della matrice delle masse:

Definizione della matrice delle rigidezze in direzione x:

cmkgf

kk

kkkk

kkk

k /

756075600

7560307560300000

0300000600000

0

0

33

3322

221

Valutazione degli autovalori:

0

0

)(

0)(

333

32322

2121

mkk

kmkkk

kmkk

ANALISI DINAMICA DELLA STRUTTURA

Giudizio motivato: il valore di T1

risulta confrontabile con quello ottenuto dall’analisi:

PRIMO MODO DI VIBRARE

SECONDO MODO DI VIBRARE

TERZO MODO DI VIBRARE

QUARTO MODO DI VIBRARE

PARTICOLARE RINFORZO PILASTRI ESTERNI IN C.A.

POSA IN OPERA PIASTRE DI BASE E ISOLATORI

CONCLUSIONI

TECNICHE CONVENZIONALI DI ADEGUAMENTO SISMICO:

Sono necessari molteplici interventi fortemente invasivi in termini di

tempi, costi e disagio per gli abitanti del fabbricato

SOLUZIONE INNOVATIVA DI INTRODUZIONE DI UN SISTEMA DI

PROTEZIONE PASSIVA BASATO SUL CONCETTO DI TMD

A fronte di un maggiore costo iniziale per la posa in opera di isolatori

sismici e un limitato costo di manutenzione futuro, si riducono i costi e i

tempi di intervento e il disagio per gli abitanti del fabbricato: proposta

molto meno invasiva sulla struttura esistente sempreché si parta da

una struttura sufficientemente ben dimensionata.

Sollecitazioni (taglio e momento flettente) ridotte di circa 30% rispetto

alla soluzione senza isolatori.

Speriamo di non avervi fatto

addormentare!

… e comunque è a disposizione

il file della presentazione

commentato!