2011-03-24 CIAS-Varese- SHORT · Il sistema consiste in un traliccio metallico chiodato al travetto...
32
RIABILITAZIONE DEL COSTRUITO E ADEGUAMENTO SISMICO Interventi di consolidamento statico e sismico di edifici in muratura Varese, 8 Aprile 2011 Lorenzo Jurina Lorenzo Jurina DIS DIS - Dipartimento di Ingegneria Strutturale Dipartimento di Ingegneria Strutturale Politecnico di Milano Politecnico di Milano www.jurina.it www.jurina.it Lorenzo Jurina - www.jurina.it Individuazione dei possibili meccanismi di collasso della struttura sottoposta a carichi verticali ed orizzontali: l’organismo edilizio può essere scomposto in porzioni elementari e dunque l’analisi dell’edificio risulta semplificata. 56
Transcript of 2011-03-24 CIAS-Varese- SHORT · Il sistema consiste in un traliccio metallico chiodato al travetto...
-
RIABILITAZIONE DEL COSTRUITO E ADEGUAMENTO SISMICO
Interventi di consolidamento statico e sismico di edifici in muratura
Varese, 8 Aprile 2011
Lorenzo JurinaLorenzo JurinaDIS DIS -- Dipartimento di Ingegneria Strutturale Dipartimento di Ingegneria Strutturale
Politecnico di MilanoPolitecnico di Milano
www.jurina.itwww.jurina.it
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Individuazione dei possibili meccanismi di collasso della struttura sottoposta a carichi verticali ed orizzontali: l’organismo edilizio può essere scomposto in porzioni elementari e dunque l’analisi dell’edificio risulta semplificata.
56
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Nei cinematismi di collasso i solidi murari sono assimilabili a corpi rigidi.
La formazione di un numero sufficiente di cerniere plastiche porta la struttura al collasso.
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
57
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Il Duomo di CREMONA ( XII secolo)
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
L’analisi strutturale del Duomo di Cremona è stata condotta mediante un modello F.E.M.
E’ stata ricercata la modellazione che meglio rappresentasse il comportamento meccanico della struttura
58
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
INCASTRO CEDEVOLE INCASTRO
INCASTRO
CEDEVOLE
La prima rappresentazione a “telaio piano” descrive il comportamento meccanico di una “fetta” rappresentativa della sezione principale della navata principale del Duomo
Tale rappresentazione si è verificata inadeguata a rappresentare il comportamento della struttura complessiva
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Si è passati dunque ad un modello F.E.M. tridimensionale capace di:
-Rappresentare adeguatamente lo stato di fatto della struttura
-Individuare l’incremento della resistenza delle strutture ai carichi verticali e sismici in seguito agli interventi di consolidamento
59
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
DIREZIONE SISMA
Andamento del momento flettente della struttura soggetta ad azione sismica
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
• ECCESSIVA SPINTA DEGLI ARCHI DELLA NAVATA CENTRALE CHE INDUCE FORTE SOLLECITAZIONI ALLA BASE DELLE COLONNE
• SCARSA RESISTENZA A SOLLECITAZIONI ORIZZONTALI
• ELEVATE SOLLECITAZIONI NEI COSTOLONI DELLE VOLTE DELLA NAVATA CENTRALE
IL DUOMO SOFFRE
E’ NECESSARIO UN INTERVENTO DI
CONSOLIDAMENTO
RISULTATI:
60
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
• ECCESSIVA SPINTA DEGLI ARCHI DELLA NAVATA CENTRALE CHE INDUCE FORTE SOLLECITAZIONI ALLA BASE DELLE COLONNE
SOLUZIONE: “PUNTELLO” ALLE IMPOSTE(non potendo inserire una catena alle imposte )
• SCARSA RESISTENZA A SOLLECITAZIONI ORIZZONTALI
SOLUZIONE: TRAVE “TRALICCIO” (matronei)+ FALDE “DIAFRAMMA” (coperture)
• ELEVATE SOLLECITAZIONI NEI COSTOLONI DELLE VOLTE DELLA NAVATA CENTRALE E NAVATE LATERALI
SOLUZIONE: “ARCO ARMATO” E “GRAFFETTE”
RIMEDI PROPOSTI:
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
“TRALICCIO” E
“GRAFFETTE”
“PUNTELLO” “ARCO ARMATO”
FALDEDIAFRAMMA
(Progetto Jurina – 2009)
61
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Una interessante estensione del metodo dell’arco armato prevede di prolungare la fune fino alle estremità dei piedritti. L’uso di un puntone puntone telescopicotelescopico ubicato alla quota delle imposte consente di contrastare la spinta orizzontale dell’arco.
Arco armato
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Le cupole delle navate laterali vengono consolidate mediante l’inserimento di “graffette” e di una “travatura reticolare orizzontale” con funzione di irrigidimento e mutuo collegamento delle strutture in elevazione del corpo di fabbrica
62
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Ponteggi esterni e ponteggi interni
63
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Ponteggi nei matronei
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Realizzazione di ancoraggi continui perimetrali per tensostruttura piana di controventamento (“a pesce”)
64
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Il consolidamento dei transetti mediante funi disposte “a pesce”
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Duomo di Cremona
Iniezioni a bassa pressione di leganti a base idraulica in presenza di tessuti murari disgregati, previa stilatura dei giunti
65
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Castello di Vigevano
Le strutture portanti del Castello di Vigevano hanno subito trasformazioni importanti nei secoli.
L’obiettivo dell’intervento di consolidamento: era quello di restituire MONOLITICITA’ all’edificio
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Castello di Vigevano
Il consolidamento strutturale al piano terra e al piano primo è stato realizzato mediante “tirantature a pavimento”; le catene di collegamento garantiscono un miglioramento sismico (progetto Jurina – 2007)
66
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Castello di Vigevano
Il sistema di “tirantature di piano” è stato inserito anche agli altri orizzontamenti
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Castello di Vigevano
Consolidamento delle capriate lignee mediante cavi in acciaio
(Il sistema ha anche funzione di controventamento ai carichi orizzontali)
67
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Palazzo Ducale-Mantova
Soluzioni di controventamento delle coperture
Analisi F.E.M. di capriate semplici soggette a carico orizzontale
Nessun controventoNessun controvento Con controventoCon controvento
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Palazzo Ducale-Mantova
Ulteriori soluzioni di controventamento delle coperture
Analisi F.E.M. di capriate “alla palladiana” soggette a carico orizzontale
Nessun controventoNessun controvento Con controventoCon controvento
68
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Il palazzo della Ragione- Milano
PALAZZO DELLA RAGIONE – Milano (progetto Dezzi Bardeschi e Jurina , 1978)
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Il palazzo della Ragione- Milano
6 cmcm 4 cm4 cm 3 cm3 cmSpostamenti massimi:
69
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
Concorso per il consolidamento dell’Arsenale repubblicano – PISA
(progetto Jurina 2011)
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
Il progetto originario prevedeva la realizzazione di micropali passanti nei pilastri e lunghe barre di ancoraggio inserite nella porzione esistente del pilastro in muratura
70
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
Alcune sezioni della progetto originario
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
La proposta
La tecnica dell’ “arco armato” applicata agli archi dell’ Arsenale Repubblicano di Pisa consente di incrementare la resistenza ai carichi orizzontali, migliorando il comportamento globale della struttura
(progetto Jurina – 2011)
71
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
Il rapporto tra il moltiplicatore del carico µ ottenuto dall’applicazione del “teorema cinematico” e il tiro del cavo N è lineare
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
Render 3D del sistema di consolidamento mediante “arco armato”
72
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Cittadella di Pisa
73
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
(Jurina + Cultreri e Savoldelli 1997)
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
(Jurina + Giglio 2009)
74
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco soggetto a carico verticale
75
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco gotico soggetto a carico verticale
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco soggetto a carico orizzontale
(Jurina + Bonfigliuoli 2011)
76
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco soggetto a carico orizzontale
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
77
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
La scarsa rigidezza dei solai in latero-cemento (causa locale) cui si sommano i cedimenti delle fondazioni (causa globale) hanno provocato il dissesto dei solai
(Progetto Jurina – 2006)
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
La soluzione
Piano primo: realizzazione di un graticcio in profili metallici a sostegno dei travetti in latero-cemento
I campi rettangolari sono stati controventati con piatti metallici diagonali
78
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
L’intervento consente un incremento della portata verticale dei solai e fornisce una adeguata rigidezza nel piano orizzontale alle azioni sismiche: si tratta di un edificio strategico ad “ali lunghe”a cui è restituito un comportamento scatolare
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
79
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
Anche in copertura, per contrastare i carichi orizzontali sismici è stata creata una struttura di controvento con cavi in acciaio
80
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Scuola G. Dezza- Melegnano
81
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Una tecnologia innovativa per il consolidamento di solai lignei:il “sistema JPCT” (Jurina-Peter Cox-Tecnochem) - 2011
Il sistema consiste in un traliccio metallico chiodato al travetto ligneo ed una gettata di calcestruzzo autolivellante fibrorinforzato di spessore 3,5 cm
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Sono state condotte prove sperimentali a flessione e taglio a scala 1:1
82
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A collasso per carico verticale si èverificata la rottura del travetto ligneo mentre la cappa in calcestruzzo fibrorinforzato non si è fessurata.
Si è riscontrata una ottima resistenza alle forze di tipo sismico, agenti nel piano dell’orizzontamento
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
Un esempio di consolidamento di solaio ligneo con il “sistema JPCT”in un edificio in via Dante a Milano
(progetto Jurina 2010)
83
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
Un ulteriore caso di verifica sismica:
il Nuovo Ospedale San Gerardo di Monza
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
Nel modello F.E.M. preliminare è stata condotta un’analisi sismica considerando separati ed indipendenti i singoli blocchi che compongo l’edificio.
84
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
Un modello più verosimile tiene conto di mutui collegamenti esistenti oppure inseriti a diversi piani tra i 7 blocchi rappresentativi dell’ intero edificio.
Il collegamento tra le sub-unità si è rivelato efficace in termini di riduzione delle azioni interne (i blocchi più rigidi e resistenti aiutano i più deformabili e deboli)
NESSUN COLLEGAMENTO
1 SOLO COLLEGAMENTO IN SOMMITA’
2 COLLEGAMENTI A META’ E IN SOMMITA’
COLLEGAMENTI A TUTTI I PIANI
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
I risultati dimostrano che le 3 sub-unità più rigide ( i “diamanti”) collaborano al buon comportamento di insieme dell’intero edificio
(Proposta Jurina-Benedetti-Castellani 2010)
85
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
Schema di alcune possibili soluzioni di collegamento tra edifici attigui: intradossale, estradossale e interno
86
-
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
L’introduzione di nuovi corpi ascensore contribuisce a migliorare la risposta sismica dell’edificio
Lore
nzo
Jurin
a -
ww
w.ju
rina.
it
A.O. S. Gerardo - Monza
La riduzione del numero di piani con una demolizione controllata (ad Ospedale funzionante) comporta una significativa riduzione delle azioni interne e rappresenta una interessante alternativa. (Per maggiori dettagli si consulti www.jurina.it )
87
