Prof. Marco Savoia, Direttore CIRI Edilizia e Costruzioni, Università

di Bologna

Tecniche per il miglioramento sismico delle costruzioni

Sicurezza dei fabbricati esistenti

VULNERABILITA’

SISMICA DEL COSTRUITO E STRATEGIE DI ADEGUAMENTO

•

MIGLIORAMENTO VS ADEGUAMENTO•

Valutazione delle capacità

strutturali (materiali, organizzazione

strutturale,etc.)•

Strategie di miglioramento e di adeguamento strutturale dell’edilizia privata e pubblica

•

Interventi sulle parti non strutturali dell’edificio.

Sicurezza dei fabbricati esistenti

Potenziali carenze strutturali (materiali, organizzazione strutturale,etc.)

GUIDA ALLA COMPILAZIONE DELLE SCHEDE DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA’

MURARIA

FD

-

FORMA E DIMENSIONI DELLE PIETRE

REGOLARI GRANDI

Blocchi di pietra perfettamente

squadrata di form

a parallelepipeda, di grandi dimensioni:

l = 30

50 cms = 15

25 cmh = 10

20 cm

PARZIALMENTE REGOLARI –

MEDIO PICCOLE

Blocchi di pietra sbozzata di

forma tendenzia

lmente parallelepipeda, di medie e piccole dimensioni:

l = 15

25 cms = 5

15 cmh = 5

15 cm

REGOLARI -

MEDIE

Blocchi di pietra squadrata di

forma parallelepipeda, di medie dimensioni:

l = 20

35 cms = 10

15 cmh = 8

15 cm

IRREGOLARI –

MEDIO PICCOLE

Blocchi di pietra di forma

irregolare e diverse tra di loro, di medie e piccole dimensioni:

l = 15

25 cms = 5

15 cmh = 5

15 cm

IRREGOLARI –

PICCOLE

Blocchi e scaglie di pietra, di forme irregolari, di dimensioni minute.

Le tipologie murarie possono essere molto differenziate !

Importante conoscerle per intervenire correttamente

EMILIA 2012

Mirandola 2012

EMILIA 2012

Cavezzo 2012

Mirandola 2012

Complesso “I Silos”

a Trieste (250m x 27m x 2)

Conversione del Complesso a Shopping Centre Polifunzionale

Company: UNIECO s.p.a.Progettisti strutturali: BMS ProgettiProve strutture e materiali: Università

di Bologna

Consulting: MS

2 corpi di fabbrica di dimensioni 250m x 27m

Profili imbullonati ai profili sugliarchi e inghisati alla muraturacon barre e resina

Pilastro in muratura dainiettare o incamiciare

Collegamento passante2Ø30 saldati

Profili IPE 180 Profili HEB 350

Realizzazione di cordoloperimetrale 60x40 in c.l.s. armatoe collegato alla muratura conØ16/50" L=50 cm. Arco da consolidare

con iniezioni e cuciturearmate

Profilo IPE 300 correnteper tutta la lunghezza

Profili collegati Ø100" con barreportanti la muratura

Zona da consolidare con iniezionidella muratura per almeno unmetro e collegamenti Ø16/50"L=50 cm. con resina

Arco da consolidarecon iniezioni e cuciturearmate

DUE NUOVI SOLAI E COPERTURA IN ACCIAIO, COLLEGATI ALLE MURATURE DEL PIANO SUPERIORE

1. CONSOLIDAMENTO DEGLI ARCHI, DELLE VOLTE E DELLE PARETI

1. ALCUNI SISTEMI DI CONTROVENTAMENTO PER LE AZIONI ORIZZONTALI

CURVA DI CAPACITA' SISTEMA "EQUIVALENTE" (SDOF)

d*ult

Fy*

F*ult

d*y0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100 120

d* (mm)

F* (K

N)

Non sono utilizzabili le Tabelle di normativa e letteratura

1.

Valutazione della resistenza a compressione delle murature (in particolare per le verifiche sismiche)

2.

Valutazione dell’efficacia delle iniezioni di consolidamento

3.

Prove di carico (archi, fondazioni)

Obiettivi delle indagini sui materiali:

1.

Prove di compressione in situ

2.

Prove di compressione in laboratorio

3.

Prove non distruttive

Tecniche utilizzate:

Prove di compressione in Laboratorio (resist = 3.8 -

4 MPa)

Prove di compressione in Laboratorio (resist=3.8 -

4 MPa)

0

1

2

3

4

5

6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Deformazione [%]

Tens

ione

[M

Pa]

Muretto 1Muretto 2Muretto 3Muretto 4Muretto 5Muretto 6

1

4

6

3

5

2

Pannello fcb E Note MPa MPa

1 2.68 273 Originale, in-situ

2 4.04 320 Originale

3 3.73 488 Originale

4 2.57 255 Originale

5 5.08 262 Ricostruito

6 4.63 449 Ricostruito

5

4

Prove comparative con trasmissione di onde meccaniche per trasparenza

Capacità

di riempimento vuoti iniezioni -

Prove di carico statiche sugli archi

Portanza delle fondazioni

Prove sulle fondazioni

ESTERNO

LV1

Canna fumaria

Rilievo Termografico Edificio affrescato del XVII° sec. ( Atrio Palazzo Gazzoli- Terni)

Immagine nel visibile

Immagine termica

La termografia dell’edificio ha permesso l’individuazione di una

canna fumaria

QUALITA’

DEI MATERIALI –

Esempi di indagini non distruttive su strutture in c.a. anni ’60 –

‘70

CAROTAGGI + INDAGINI SCLEROMETRICHE

Altezza Diametro Sezione P fc n mm mm

h/d mm2 kN MPa

Contrassegno Note

1 45.7 45.0 1.02 1590.43 35.6 22.4 Pint 12(10) 1 (1)

2 45.3 45.0 1.01 1590.08 20.8 13.1 Pint 12(10) 2 ==

3 44.3 44.9 0.99 1585.13 31.6 19.9 Pint 12(10) 3 ==

4 44.8 45.1 0.99 1593.97 34.6 21.7 Pint 12(10) 4 (2)

5 42.1 45.0 0.94 1590.43 10.2 6.4 Pint 7(12) A 1 (3)

6 45.5 44.8 1.02 1575.45 16.5 10.5 Pint 7(12) B 1 (4)

7 45.6 44.8 1.02 1572.81 6.9 4.4 Pint 11(14) 1 ==

8 45.4 45.1 1.01 1593.97 62.8 39.4 PT 8(10) 1 (5)

9 45.4 45.0 1.01 1592.20 55.5 34.9 PT 8(10) 2 ==

10 45.3 45.0 1.01 1590.43 53.4 33.6 PT 8(10) 3 ==

11 45.4 45.0 1.01 1590.43 24.0 15.1 PT 8(14) 1 ==

12 44.9 45.0 1.00 1591.31 15.0 9.4 PT 8(14) 2 (6)

13 45.0 45.0 1.00 1591.31 14.7 9.2 PT 8(14) 3 (7)

14 44.8 45.0 1.00 1591.31 17.4 10.9 PT 8(14) 4 (8)

15 45.4 45.1 1.01 1594.85 28.0 17.6 PT 11"(10) 1 ==

16 45.0 45.0 1.00 1591.31 17.3 10.8 PT 11"(10) 2 (9)

17 44.4 45.0 0.99 1591.31 22.9 14.4 PT 11"(10) 3 (10)

18 45.5 45.0 1.01 1593.08 28.7 18.0 PT 11"(10) 4 (11)

ESEMPIO di rapporto di prova su compressione di carote

PROVA DISTRUTTIVA SU PORZIONE DI PILASTRO

FINO A CHE PUNTO è

EFFICACE IL MIGLIORAMENTO SISMICO?

Anche i capannoni sono costruzioni che devono avere un adeguato livello di sicurezza…

Rinforzo locale è una tipologia di

miglioramento sismico

Sicurezza dei fabbricati esistenti

Strategie tradizionali ed innovative di miglioramento e di adeguamento strutturale

dell’edilizia privata e pubblica

STRATEGIE DI INTERVENTO DI ADEGUAMENTO/MIGLIORAMENTO SISMICO

DUTTILITA’

RES

ISTE

NZA

1. Tecniche di intervento globale

• Inserimento di controventi metallici

• Inserimento di pareti sismoresistenti

• OBIETTIVO: AUMENTARE LA RESISTENZA DELL’EDIFICIO

2. Tecniche di intervento locale• Confinamento con FRP• Incremento di sezione ed armature

• Confinamento con profilati metallici

•

OBIETTIVO: AUMENTARE LA RESISTENZA/DUTTILITA’

DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI

• OBIETTIVO: RIDURRE L’AZIONE SISMICA SULL’EDIFICIO

3. Tecniche di riduzione dell’azione:

• Isolamento alla base •

Dissipazione supplementare dell’energia

Tecniche di intervento locale (tradizionali)

CONCRETE JACKETING

Push Over (SL-DS)

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Roof displacement (cm)

Bas

e sh

ear (

kN) Original state

Concrete jacketing

Tecniche di intervento locale (tradizionali)

Tecniche di intervento locale (mat.compositi)

Interventi di adeguamento sismico mediante isolamento

NON ISOLATO ISOLATO

ISOLATORI ELASTOMERICI

Gli isolatori elastomerici realizzano la dissipazione di energia

a spese di grandi deformazioni plastiche, mediante ampi cicli di isteresi. Sono costituiti da strati di materiale elastomerico alternati a piastre di acciaio connessi tra loro mediante processo di vulcanizzazione.

PRIMI ESEMPI BASE ISOLATION SYSTEMSHIGH-DAMPING RUBBER BEARINGS

STRUTTURA TRADIZIONALE

STRUTTURA ISOLATA ALLA BASE

SISTEMI A DISSIPAZIONE DI ENERGIA

Dispositivi visco-solidi (visco-elastici) Dispositivi visco-fluidi (puramente viscosi)

DISPOSITIVI DI SMORZAMENTODISPOSITIVI ATTIVATI DALLA VELOCITA’

OBIETTIVO:Aumentare significativamente lo smorzamento strutturale senza modificare la rigidezza

DISPOSITIVI DI SMORZAMENTO

DAMPING SYSTEMS: placement of devices on the structure

Adeguamento con smorzatori di edificio esistente

Adeguamento di edificio esistente con sistemi di dissipazione

Adeguamento di edificio esistente con sistemi di dissipazione

Strategie combinate per l’adeguamento sismicoAdeguamento sismico di una scuola a Sulmona (AQ)

Adeguamento sismico di una scuola a Sulmona (AQ)

Convenzione 2011 –

CIRI E&C / Provincia de l’Aquila

Obiettivi dell’intervento:

Conduzione delle indagini in periodo di operatività

della scuolaVerifica della effettiva capacità

sismica del fabbricato

Progettazione preliminare di intervento di adeguamento tale da:• Fosse economicamente valido• Essere condotto nel periodo di chiusura estiva della scuola• Limitare il meno possibile la fruizione della scuola•

Potesse essere integrato con altri interventi di miglioramento

dell’efficienza energetica• Fossero definiti anche interventi sulle parti non strutturali del fabbricato

Esempio di controvento eccentrico

Esempio di rinforzo mediante incamiciatura di alcuni pilastri snelli fortemente carenti in armatura longitudinale

I rinforzi a taglio dei pilastri sono invece effettuati mediante fasciatura con FRP)

UTILIZZO DI PIÙ

TECNICHE DI RINFORZO

Sicurezza dei fabbricati esistenti

Interventi sulle parti non strutturali dell’edificio(miglioramento)

Parti non strutturali –

tamponamenti e tramezzature

Ribaltamento della fodera esterna della tamponatura.

elevata snellezza

Assenza di vincolo laterale

Facoltà

di Ingegneria di L’AquilaPadiglione B

Danni a elementi strutturali secondari

Scuola ITAS di Savoia –

Aquila (zona rossa)

Danni a elementi non strutturali (tramezzi)

Danni a elementi non strutturali (tramezzi)

Interventi

per la messa

in sicurezza

dei

tamponamenti esterni

(fase

1)

Protocollo Protezione

civile per ricostruzione Abruzzo

Interventi

per la messa

in sicurezza

dei

tamponamenti esterni

(fase

4)

Protocollo Protezione

civile per ricostruzione Abruzzo

Interventi

per la messa

in sicurezza

dei

tamponamenti esterni

(fase

5)

Protocollo Protezione

civile per ricostruzione Abruzzo

Interventi

per la messa

in sicurezza

delle

tramezzature

Facoltà

di Ingegneria di L’AquilaPadiglione BControsoffittature

Controsoffittature

Polo Didattico di via G. Di Vincenzo, Università

dell’Aquila:

Controsoffittature

Ospedale San Salvatore dell’Aquila: controsoffitto a doghe in lamierino di acciaio

Controsoffittature

Ospedale San Salvatore dell’Aquila: controsoffitto a doghe in lamierino di acciaio

Vulnerabilità

sismica

delle

scuole

della

Provincia

di

Bologna

Verifiche

speditive

–

metodologia

RE.SIS.TO.

Verifiche

speditive

–

metodologia

RE.SIS.TO.

Verifiche

speditive

–

metodologia

RE.SIS.TO.

•

Confronto sulla base dei meccanismi globali dei fabbricati•

Errore medio inferiore 15%

Verifiche

speditive

–

metodologia

RE.SIS.TO.

Classe V

Classe IV

Classe III

Classe II

Classe I

0 < PGAc/ PGAd < 25% Classe V 25% < PGAc/ PGAd < 50% Classe IV 50% < PGAc/ PGAd < 75% Classe III 75% < PGAc/ PGAd < 100% Classe II PGAc/ PGAd > 100% Classe I

IIIIII

IVV

CIRI Edilizia e Costruzioni