Corso di Riabilitazione Strutturaleold 3.6.1_Edifici... · 2019. 3. 20. · ADEGUAMENTO ‒...

Corso di

Riabilitazione Strutturale

POTENZA, a.a. 2018 – 2019

EDIFICI IN C.A. ESISTENTI

METODI DI ADEGUAMENTO

TRADIZIONALI

PhD Marco VONAScuola di Ingegneria - Università di Basilicata

[email protected] http://oldwww.unibas.it/utenti/vona/

CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI

ADEGUAMENTO

Interventi atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle

presenti norme

Tipologia di intervento

MIGLIORAMENTO

Interventi di atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente

RIPARAZIONI O INTERVENTI LOCALI

Interventi che interessano singoli elementi isolati

ADEGUAMENTO

‒ sopraelevare la costruzione;

‒ ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente

connesse alla costruzione;

‒ apportare variazioni di classe e/o di destinazione d’uso che

comportino incrementi dei carichi globali in fondazione


comportino globali

superiori al 10%; resta comunque fermo l’obbligo di procedere

alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della

struttura, anche se interessano porzioni limitate della

costruzione;

‒ effettuare interventi strutturali volti a trasformare la costruzione

mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un

organismo edilizio diverso dal precedente.

3

MIGLIORAMENTO

Rientrano negli interventi di miglioramento tutti gli interventi

che siano comunque finalizzati ad accrescere la capacità di

resistenza delle strutture esistenti alle azioni considerate.

Il progetto e la valutazione della sicurezza dovranno essere


Il progetto e la valutazione della sicurezza dovranno essere

estesi a tutte le parti della struttura potenzialmente interessate

da modifiche di comportamento, nonché alla struttura nel suo

insieme

La valutazione della sicurezza deve essere riferita allastruttura nel suo insieme, oltre che i possibili meccanismi

locali

4

EsecuzioneEsecuzione didi unun complessocomplesso didi opereopere sufficientisufficienti aa farfarconseguireconseguire all’edificioall’edificio unun maggiormaggior gradogrado didi sicurezzasicurezza neineiconfronticonfronti delledelle azioniazioni sismichesismiche

ÈÈ consentitoconsentito allealle Regioni,Regioni, tenutotenuto contoconto delladella specificitàspecificità delledelle


MIGLIORAMENTO

ÈÈ consentitoconsentito allealle Regioni,Regioni, tenutotenuto contoconto delladella specificitàspecificità delledelletipologietipologie costruttivecostruttive deldel proprioproprio territorio,territorio, consentire,consentire, perper gligliinterventiinterventi didi adeguamento,adeguamento, unun miglioramento controllato delladellavulnerabilità,vulnerabilità, riducendoriducendo finofino alal 6565%% ii livellilivelli didi protezioneprotezionesismicasismica ee quindiquindi l’entitàl’entità delledelle azioniazioni sismichesismiche dada considerareconsiderare..

EsempiEsempi

RicostruzioneRicostruzione postpost--sismasisma UmbriaUmbria--MarcheMarche 19971997 ee BasilicataBasilicata19981998

RIPARAZIONE O INTERVENTO LOCALE

In generale, gli interventi di questo tipo riguarderanno singole

parti e/o elementi della struttura e interesseranno porzioni

limitate della costruzione

Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere


Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere

riferiti ALLE SOLE PARTI E/O ELEMENTIINTERESSATI e documentare che, rispetto alla

configurazione precedente al danno, al degrado o alla

variante, NON SIANO PRODOTTE SOSTANZIALIMODIFICHE AL COMPORTAMENTO DELLE ALTREPARTI E DELLA STRUTTURA NEL SUO INSIEME e

che gli interventi comportino un miglioramento delle

condizioni di sicurezza preesistenti6

Tipo, tecnica, entità ed urgenza dell’intervento dipendonodall’esito della valutazione, tenendo conto di alcuni criteri:

• nel caso di edifici fortemente irregolari (in termini di

resistenza e/o rigidezza) l’intervento deve mirare a correggere

tale sfavorevole situazione;

Criteri per la scelta dell’intervento

• una maggiore regolarità può essere ottenuta tramite il rinforzo

di un ridotto numero di elementi o con l’inserimento di

elementi aggiuntivi;

• sono sempre opportuni interventi volti a migliorare la duttilità

locale;

• è necessario verificare che l’introduzione di rinforzi localinon riduca la duttilità globale della struttura.

L’intervento può appartenere a una delle seguenti categoriegenerali o a particolari combinazioni di esse:

• rinforzo o ricostruzione di tutti o parte degli elementi

• modifica dell’organismo strutturale

− aggiunta di nuovi elementi resistenti (pareti in

c.a., controventi in acciaio, …)

Tipo di intervento

c.a., controventi in acciaio, …)

− saldatura di giunti tra corpi di fabbrica

− ampliamento dei giunti

− eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili

− eliminazione di eventuali piani “deboli”

• introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di

resistere per intero all’azione sismica di progetto;

• eventuale trasformazione di elementi non strutturali in

elementi strutturali (es. incamiciatura in c.a. di pareti in

laterizio);

• introduzione di una protezione passiva mediante strutture di

L’intervento può appartenere a una delle seguenti categorie generali o a particolari combinazioni di esse:

Tipo di intervento

• introduzione di una protezione passiva mediante strutture di

controvento dissipative e/o isolamento alla base;

• riduzione delle masse;

• limitazione o cambiamento della destinazione d’uso

dell’edificio;

• demolizione parziale o totale.

Dopo l’intervento:Dopo l’intervento:

DOMANDA < DOMANDA < CAPACITÀCAPACITÀ

Strategie di intervento

0

Cond. Iniziale

I possibilità II possibilità

III possibilità

IV possibilità

Capacità

Domanda

Forza Fe

Fu: Soglia calcolata

per l’edificio

esistente

FB: Resistenza di

progetto richiesta

Fu

Criteri per la scelta dell’intervento

Spostamento

FB

Fu

δUδB

• Vita utile dell’opera• Adeguamento/miglioramento• Evento sismico recente

Riduzione del periodo diritorno del terremoto diriferimento

DeclassamentoModifica destinazione d’uso

Riduzione della domanda post-intervento

Isolamento alla base

Modifica destinazione d’uso

Modifica rigidezza

Il progetto dell’intervento deve comprendere i seguenti punti:

• scelta delle tecniche e/o dei materiali;

• dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali

elementi strutturali aggiuntivi

Progetto dell’intervento

• analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura

post-intervento

Il progetto dell’intervento deve comprendere i seguenti punti:

• le verifiche della struttura post-intervento saranno eseguite:

‒ per gli elementi esistenti, riparati o rinforzati in accordo

con quanto indicato ai punti successivi

‒ per gli elementi di nuova costruzione in accordo alle

Progetto dell’intervento

‒ per gli elementi di nuova costruzione in accordo alle

prescrizioni valide per tali strutture

• nel caso in cui l’intervento consista in un isolamentosismico alla base si seguiranno, sia per l’analisi che per leverifiche, le prescrizioni contenute nella norma

• Definizione dell’azione sismica

• Raccolta delle informazioni relative alla struttura e definizione

del livello di conoscenza

• Modellazione ed analisi strutturale dell’edificio nello stato difatto

Strategia di valutazione ed intervento

• Individuazione delle DEFICIENZE STRUTTURALI E NON

STRUTTURALI

• Studio delle SOLUZIONI di intervento

• Definizione dell’intervento di adeguamento/miglioramento

OTTIMALE

fatto

• Incamiciatura in c.a.

• Placcatura e fasciatura con FRP

• Incamiciatura in acciaio

Tecniche di rinforzo locale

OBIETTIVI

Può essere applicata a pilastri o pareti e travi per conseguire tutti

o alcuni dei seguenti obiettivi:

• aumento della capacità portante verticale;

• aumento della resistenza a flessione e/o taglio;

Incamiciatura in c.a.

• aumento della resistenza a flessione e/o taglio;

• aumento della capacità deformativa;

• miglioramento dell’efficienza delle giunzioni per

sovrapposizione.

IPOTESI SEMPLIFICATIVEAi fini della valutazione della resistenza e della deformabilità

sono accettabili le seguenti ipotesi semplificative:

• l’elemento incamiciato si comporta monoliticamente, con

piena aderenza tra il calcestruzzo vecchio e il nuovo;


piena ;

• si considera che il carico assiale agisca sull’intera sezione

incamiciata;

• le proprietà meccaniche del calcestruzzo della camicia si

considerano estese all’intera sezione se le differenze tra i due

materiali non sono eccessive.

PILASTRI: Incamiciatura parziale o totale


1 Pilastro esistente

2 Camicia in c.a.

PILASTRI: Incamiciatura parziale


PILASTRI: Incamiciatura totale


TRAVI: Incamiciatura totale


12 14 16 19

NODI: incamiciatura totale


Incamiciatura totale di Pilastri


CAPACITÀ DELLA SEZIONE INCAMICIATA

I valori della capacità da adottare nelle verifiche sono quelli

calcolati con riferimento alla sezione incamiciata (adottando le

ipotesi semplificative prima indicate) ridotte secondo le

espressioni seguenti:

• resistenza a taglio RR V9.0V~ =


• resistenza a taglio

• resistenza a flessione

• deformabilità allo snervamento

• deformabilità ultima

RR

yy M9.0M~ =

yy 9.0~ θ=θ

uu

~ θ=θ

RESISTENZE DI CALCOLO DEI MATERIALI

I valori da impiegare per le resistenze dei materiali saranno:

a) per l’acciaio esistente, la resistenza ottenuta come media delle

prove eseguite in sito e da fonti aggiuntive di informazione,

divisa per il fattore di confidenza appropriato in relazione al


per appropriato

Livello di Conoscenza raggiunto e, solo nel calcolo di ,

divisa anche per il coefficiente parziale

b) per i materiali aggiunti, calcestruzzo ed acciaio, la resistenza

di calcolo

RV~

RESISTENZE DI CALCOLO DEI MATERIALI

I valori da impiegare per le resistenze dei materiali nel calcolo

del valore di da usare per la valutazione del taglio agente

su elementi/meccanismi fragili saranno:yM

~

a) per l’acciaio esistente, la RESISTENZA MEDIA ottenuta


a) per

dalle prove eseguite in sito e da fonti aggiuntive di

informazione, moltiplicata per il fattore di confidenza

appropriato in relazione al Livello di Conoscenza raggiunto

b) per i materiali aggiunti, calcestruzzo ed acciaio, il valore

CARATTERISTICO DELLA RESISTENZA

OBIETTIVI

Può essere applicata principalmente a pilastri o pareti per

conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi:

• aumento della resistenza a taglio;

della capacità deformativa

Incamiciatura in acciaio

• aumento della capacità deformativa;

• miglioramento dell’efficienza delle giunzioni per

sovrapposizione;

• aumento della capacità portante verticale (confinamento)

AUMENTO DELLA RESISTENZA A TAGLIO

Il contributo della camicia alla resistenza a taglio può essere

considerato aggiuntivo alla resistenza preesistente purché la

camicia rimanga interamente in campo elastico

Tale condizione è necessaria affinché essa limiti l’ampiezza delle


Tale condizione è necessaria affinché essa limiti l’ampiezza delle

fessure e assicuri l’integrità del conglomerato, consentendo il

funzionamento del meccanismo resistente dell’elemento

preesistente

AUMENTO DELLA RESISTENZA A TAGLIOSe la tensione nella camicia è limitata al 50% del valore di

snervamento l’espressione della resistenza a taglio aggiuntiva

offerta dalla camicia vale:

ds

btfV j

ywj

25.0=


sdove:

tj, b, s sono rispettivamente spessore, larghezza e interasse delle

bande (b/s = 1 nel caso di camicie continue)

d è l’altezza della sezione

fyw è la resistenza di calcolo a snervamento dell’acciaio

si assume la inclinazione delle lesioni per taglio pari a 45°

AZIONE DEL CONFINAMENTO

L’effetto di confinamento di una camicia in

acciaio si valuta come per le staffe, con

riferimento alla percentuale geometrica di

armatura presente in ciascuna delle

direzioni trasversali.


CLS Confinatof ’cc

εc0Deformazione

Ten

sion

e di

com

pres

sion

e

εsp εcuεcc

Ec

Esec

f ’c

2εc0

CLS Non Confinato

CONFINAMENTO Incremento resistenza

+=

86,0

c

yccc

5,07,31

f

fff ssn ραα Resistenza del

calcestruzzo confinato fcc

− fc è la resistenza del calcestruzzo non confinato

f è la resistenza a snervamento degli elementi di armatura


− fy è la resistenza a snervamento degli elementi di armatura

trasversale

− ρs è il rapporto volumetrico di armatura trasversale, con:

ρs = 2 (b+h) ts / (b h) nel caso di camicie continue (ts =

spessore della camicia, b e h = dimensioni della sezione)

ρs = 2 As (b+h) / (b h s) nel caso di bande discontinue (As =

area trasversale della banda, s = passo delle bande),

− αn ed αs sono, rispettivamente, i fattori di efficienza del

confinamento nella sezione e lungo l’elemento

CONFINAMENTO fattori di efficienza

( ) ( )bh

RhRbn

3

221

22 −+−−=α

)2

'1)(

2

'1(

h

s

b

ss −−=α


− R è il raggio di arrotondamento (eventuale)

degli spigoli della sezione (in presenza di

angolari R può essere assunto pari al minore tra

la lunghezza del lato degli angolari e 5 volte lo

spessore degli stessi)

− b, h sono le dimensioni della sezione

− s’ = (s - hs), con è hs altezza delle bande

discontinue (se la camicia è continua si assume

s’ = 0)

1,5

+=

86,0

c

y

c

cc5,0

7,31f

f

f

f ssn ραα

f = 300MPa

Sezione quadrata 300x300

Sezione rettangolare 300x600

Azione di confinamento

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

0 50 100 150 200 250 300 350 400

s'

fcc/fc

fy = 300MPa s’=100 – 350 mm

1,5




+=

86,0

c

y

c

cc5,0

7,31f

f

f

f ssn ραα

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

200 250 300 350 400 450 500 550

fy

fcc/fc

fy =250 – 500 Mpas’ = 150 mm

1,5R è assunto pari al minore tra la lunghezza del lato degli angolari e 5 volte lo




+=

86,0

c

y

c

cc5,0

7,31f

f

f

f ssn ραα

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

15 25 35 45 55 65

R

fcc/fc

fy = 300 MPa

s’ = 150 mm

R = 20 – 60 mm

spessore degli stessi (t)

t = 5 mm

CONFINAMENTO incremento deformazione ultima

cc

yscu

5.05,0004,0

f

fsn ρααε += Deformazione ultima

calcestruzzo confinato εcu

− fcc è la resistenza del calcestruzzo confinato

− fy è la resistenza a snervamento degli elementi di armatura


trasversale

− ρs è il rapporto volumetrico di armatura trasversale, con:

ρs = 2 (b+h) ts / (b h) nel caso di camicie continue (ts = spessore della

camicia, b e h = dimensioni della sezione)

ρs = 2 As (b+h) / (b h s) nel caso di bande discontinue (As = area

trasversale della banda, s = passo delle bande),

− αn ed αs sono, rispettivamente, i fattori di efficienza del

confinamento nella sezione e lungo l’elemento

MIGLIORAMENTO DELLE GIUNZIONI

Le camicie in acciaio possono fornire un’efficace azione di

serraggio nelle zone di giunzione per aderenza. Per ottenere

questo risultato occorre che:

• la camicia si prolunghi per una lunghezza pari almeno al 50%

della lunghezza della zona di sovrapposizione


della lunghezza della zona di sovrapposizione

• nella zona di sovrapposizione la camicia è mantenuta aderente

in pressione contro le facce dell’elemento mediante almeno

due file di bulloni ad alta resistenza

• nel caso in cui la sovrapposizione sia alla base del pilastro, le

file di bulloni devono venire disposte una alla sommità della

zona di sovrapposizione, l’altra ad un terzo dell’altezza di tale

zona misurata a partire dalla base

Angolari e calastrelli (SJ) Angolari e nastri (CAM)


Il rinforzo CAM viene realizzato usando 4

angolari in acciaio con spigoli arrotondati e

nastri in acciaio inox ad alta resistenza

Rinforzo con il sistema CAM


I nastri vengono posti in

opera intorno ai 4

angolari utilizzando una

apposita macchina in

grado di fornire una pre-

trazione misurabile ai

nastri in modo da

produrre un lieve stato di

precompressione

Aumento della resistenza

dei PILASTRI


Calastrelli da saldare agli angolari

H = 90 mm

Spessore t = 8 mm

40

Superficie omogeneizzata con malta

Trave 30x50

250

250

250

210

90

160

90

160

90

160

90

120

90

Rinforzo con angolari e

profili d’acciaioa ritiro compensato

2550

562

Trave 30x50

Angolari in acciaio posti in opera su

superficie trattata con malta a ritiro

compensato

250

250

250

250

250

250

90

160

90

160

90

160

90

160

90

160

90

160

profili d’acciaio


dei PILASTRI



profili d’acciaio o nastri

Solaio

Angolari e calastrelli in acciaioo nastri in acciaio inox


in acciaio inox



dei PILASTRI





Solaio


in acciaio inox




Angolari

La posizione dei bulloni e dei relativi fori

nella direzione longitudinale del profilo

deve essere decisa in opera dal D.L.

dopo aver valutato eventualmente

Angolari

dopo aver valutato eventualmente

anche mediante pacometro la posizione

delle armature longitudianli delle travisottostanti

Riempimento con malta aritiro compensato

Angolare incollato con

resina epossidica

Sezione in corrispondenza

dell'unione bullonata


dell'unione bullonata

Perforazione armata

φ 16 / 33cm

Dettagli del collegamento al passaggio tra gli impalcati


La posizione dei bulloni e dei

relativi fori nella direzione

longitudinale del profilo deve

decisa in dal

AngolariAngolari

essere decisa in opera dal

D.L. dopo aver valutato

eventualmente anche

mediante pacometro/radar la

posizione delle armature

longitudinali delle travi

sottostanti

Angolari

Angolari saldati e bullonati

opzione 2

Angolari

Barre filettate opportunamentedimensionate

opzione 1

Dettagli del collegamento al passaggio tra gli impalcati


trave in c.a.sezione trasversale

e angolari in acciaiocamicia con calastrelli

pilastro esistente

camicia con calastrellie angolari in acciaio

resina epossidica

fondazione in c.a.

barra filettata

Aumento della resistenza dei PILASTRI

Rinforzo con angolari e profili d’acciaio


8 562

600

300

262

8

Riempimento con malta a ritiro compensato

TRAVI: tecnica del Beton Plaquè


Flessione

Flessione

TaglioTaglio e flessione

TRAVI: Placcaggio con piatti/lamine in CFRP


TRAVI: Inserimento barre d’acciaio


TRAVI: Placcaggio con piatti e angolari d’acciaio


100

300

200

3050

100

300

200 100 100

300

200 100

300

200 100100 100

Superficie omogeneizzata con

malta a ritiro compensato

241

Angolari in acciaio incollati

con resina epossidica

Piastre da incollare con

resina epossidica

H = 100 mm

Spessore t = 6 mm

TRAVI: Placcaggio con piatti d’acciaio


300 Unione bullonata

Classe bullone 5.6

diametro d= 16mm 27


dell'unione bullonata Vista dal bassoPilastro

27

Riempimento con malta aritiro compensato

6241

500

2626

Angolare incollato con

resina epossidica

spessore t= 6mm

Larghezza ali L= 60mm

Superficie omogeneizzata con

malta a ritiro compensato

NODI: incamiciatura totale



Profilo in acciaio incollato


Profi lo 150x10

Giunzione incollata con resina

epossidica e bullonata

Piastra spessore 10

32

22

43

22

24

12

3

34

63

46

8

89

8

89

8

60

60

8

89

8

89

8

60

24



Profilo 240x10

Profi lo in acciaio incollato


Profi lo 80x10



Profilo 150x10

8

52

8

70

8

52

8

52

8

8

52

8

89

89

8

52

8

8

III impalcato. 755

IV impalcato (copertura). 759

8

8

52

8

8

8

8

52

52

52

52

8

52

46

8

52

8

52

8

52

8

52

8

52

Acciaio S355

Incollaggio con resine epossidiche

44

22

432

22

4

46

63

46

15

04

50

81

8

26

8

8

52

8

24

8

48

8

52

8

70

82

8

82

8

82

8

15

76

15 80 15

80 15 55

15

24

60

Profili piatti e angolari saldati tra loro

Parete Interne 13-16

Parete Interne 13'-16'

8

52

8

8

8

8

15

76 15 80 15

8

82

8

82

8

82

7680

68

15

60

15

68

15

52

52

52

52

8

46

8

52

8

52

8

8

48

24

32

Livello Fondazioni

II impalcato. 752

I impalcato. 748

11

73

25

TF3: INCAMICIATURA PARZIALE IN C.A. DELLE TRAVI FONDAZIONE

Galleria ICLA

Iniezioni delle lesioni

Interventi di riparazione

Ripristino del copriferro e trattamento delle armature


PILASTRI: Riparazione senza aumento di sezione


TRAVI: Riparazione senza aumento di sezione


Iniezioni delle lesioni


Rinforzo mediante incamiciatura della tamponatura

Interventi di rinforzo TELAI

Rinforzo con profilati d’acciaio


Rinforzo con profilati d’acciaio


profilo 80 x 12 saldato

L 200 x 200 x 16


L 200 x 200 x 16

2UNP180

UNP 300 x 10

UNP 300 x 10

filo cemento

L 200 x 200 x 16


120120

L 1200 x 300 x 16

Vista 1 Vista 2

144

16

144

16

144

16

144

48

60

2UNP180 NODO BNODO B

NODO CNODO C 16

66

nuova trave e rinforzo

66

L 850 x 300x 1685

lunghezza 10 mtmicropali Ø14cm

2UNP180

UNP 300 x 10

profilo 80 x 12

L 200 x 200 x 16

145

41

25

16

144

16

128

16

88

16

144

16

144

16

152

60

145

24

2506M 24/80 8.8

Lung. 4400

NODO A NODO A

NODO BNODO B

UNP 300 x 10Lung. 4400

6M 24/80 8.8

6M 24/80 8.8

F I S A M 24/290 (170)

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