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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!