Interventi sugli edifici esistenti Normative in Italia e ...

Interventi sugli edifici esistentiNormative in Italia e in Europa

Giorgio MontiOrdinario di Tecnica delle Costruzioni

Roma, 27 ottobre 2009

GENESI DELLA NORMA ITALIANA

Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 2

Terremoti Normative

• Terremoti significativi– Loma Prieta 1989– Northridge 1994– Kobe 1995– Izmit 1999

• Documenti– Giappone 1977-1990– Nuova Zelanda 1996-2002– USA (FEMA 273/356) 1997-2000– UE (EC8 Parte 3) ENV 2001

EN 2005– Italia (OPCM 3274) 2003-2005– Italia (NTC) 2008


Differenze fra norme per le nuove costruzioni e norme per le costruzioni esistenti

• Nuovo– Si fa riferimento a concetti e metodi consolidati– Il ruolo del calcolo è secondario

• Esistente– Le conoscenze non sono consolidate– Il ruolo del calcolo è fondamentale

• Bisogna prevedere tutti i possibili meccanismi• Bisogna modellare tutti i possibili meccanismi


Dalle FEMA all’Eurocodice 8 Parte 3 alle NTC (passando dalle OPCM)

• Somiglianze con FEMA– Livelli di Conoscenza (LC) e Fattori di Confidenza (FC)– Azione sismica elastica (senza fattore di struttura)

• Differenze da FEMA– FEMA: Verifiche in termini di forze– EC8-3: Verifiche in termini di forze e deformazioni

• Struttura della norma– Livelli di prestazione (SL) associati all’intensità dell’azione

• 3 per FEMA e OPCM, 4 per NTC

– Verifiche: nuove formule per la capacità di elementi non progettati sismicamente


CRITERI GENERALI

6Costruzioni esistenti - Giorgio Monti

Patologie strutturali

• I danni osservati sono conseguenza di una tradizione progettuale e costruttiva che non teneva conto delle peculiarità dell’azione sismica:– Intensità sismica spesso maggiore di quella di progetto– Variabilità in direzione e verso– Carattere dinamico della risposta sismica

• Le principali patologie strutturali sono dovute a:– Errata concezione strutturale– Errata concezione o esecuzione dei dettagli costruttivi.


Errata concezione strutturale

• Irregolarità in pianta


Irregolarità in pianta




• Irregolarità in elevazione


• Giunti tecnici di insufficiente ampiezza– martellamento tra strutture

adiacenti



• Presenza di pannelli esterni– la cui caduta può provocare danni

• Presenza di tamponatureall’interno di campi di telaio– l’interazione potrebbe essere

dannosa.


Errata concezione o esecuzione dei dettagli costruttivi

• Interasse eccessivo tra le staffe, che comporta:– scarso

confinamento del nucleo di calcestruzzo

– scarso contenimento dei ferri longitudinali

– scarsa resistenza a taglio con rottura fragile




• Assenza di staffe nelle zone critiche (di estremità) degli elementi strutturali


• Ancoraggio insufficiente delle staffe• Inadeguata armatura trasversale nel nodo


CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI


Adeguamento e miglioramento

• Si individuano le seguenti categorie di intervento:– interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di

sicurezza previsti dalle presenti norme– interventi di miglioramento atti ad aumentare la

sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme.


Interventi di adeguamento

resi

sten

za

duttilità

sicurezzasicurezza

fallimentofallimento

prima dell’intervento

dopo l’interventosi

stem

a re

sist

ente

para

llelo

sist

ema

resi

sten

tepa

ralle

lo

incamiciature pilastri


confinamento pilastri

confinamento pilastri

soglia di progettosoglia di progetto


Interventi di miglioramento

• Costo minore ma rischio maggiorere

sist

enza

duttilità

prima dell’intervento

dopo l’interventosi

stem

a re

sist

ente

para

llelo

sist

ema

resi

sten

tepa

ralle

lo



confinamento pilastriconfinamento pilastri sicurezzasicurezza

fallimentofallimentosoglia di progettosoglia di progetto


PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA


Procedure per la valutazione della sicurezza

• Analisi storico-critica• Rilievo• Caratterizzazione meccanica dei materiali• Livelli di conoscenza e fattori di confidenza.


ProcedureAnalisi storico-critica

• Il comportamento dell’edificio è strettamente legato anche alla successione delle fasi costruttive.


ProcedureAnalisi storico-critica

• Inoltre talvolta la storia sismica diviene strumento di comprensione della storia edilizia.


ProcedureRilievo

• Il rilievo “informato”


30x5

0

30x5

0

30x5

0

30x5

0

30x50

30x5

0

30x5030

x50

30x5

0

30x5

0

100x24

30x50

1 Ø

10

L=10

0 cm

L=10

0 cm

1 Ø

10 1

Ø 1

81

Ø 1

8

1 Ø

18

1 Ø

18

1 Ø

16

1 Ø

10

L=56

5 cm

1 Ø

10

L=56

5 cm

L=36

5 cm

L=36

5 cm

L=39

0 cm

L=69

5 cm

L=69

5 cm

2 Ø

14

L=45

0 cm

Zona

pie

naZo

na p

iena

36 cm 36 cm20 cm 20 cm

20 cm 20 cm

20 cm

20 cm

9 cm

8 cm

8 cm

36 cm 36 cm

7 cm

7 cm

9 cm

9 cm

9 cm

5 cm

5 cm

5 cm

5 cm

5 cm

4 cm

4 cm

5 cm3 cm

5 cm3 cm30

10

19

31 32 33

11

20

12

21 22

3534 36

14

24

13

23

15

25

37 38 39

16

26 27

17

28

1 2 3 54 6 7 8

40

18

29

9

Quantitativo armature

A

A

B

B

C

C D

D E

E F

F G

G I

I N

N O

O P

P Q

Q

19 20 21 23

2 Ø 22 ( L=7 m )

1 Ø 203,5

st. Ø 8/25 st. Ø 8/15

255 155

2 Ø 22 ( L=7m )

2 Ø 14 ( L=9,6 m )

1 Ø 18 ( L=2 m )

1 Ø 22 ( L=10 m )

1 Ø 201,3 2,6

1 Ø 20

(scala 1:20)

L=160

23

43staffe Ø8

2 Ø 22 ( L=3 m )

30 455 30 470 30 30 470 470 470 455

22

L

L

H

H M

M

30 220220 220 220

125

st. Ø 8/15

105

st. Ø 8/15 st. Ø 8/25

115

st. Ø 8/25 st. Ø 8/15st. Ø 8/25

240 175 27045

st. Ø 8/20 st. Ø 8/15

45

st. Ø 8/15

185

st. Ø 8/25

35 85

st. Ø 8/15

SEZ. N-N, SEZ. O-O

2 Ø 20

2 Ø 20

30

2 Ø 8

5050

2 Ø 8

30

2 Ø 20

2 Ø 12

SEZ. P-P

SEZ. Q-Q

2 Ø 20

2 Ø 20

30

2 Ø 8

50

50

2 Ø 20

SEZ. F-F, SEZ. G-G

50

2 Ø 8

30

2 Ø 14

SEZ. E-E

2 Ø 20

2 Ø 14

30

2 Ø 8

5050

2 Ø 8

30

2 Ø 22

2 Ø 22

SEZ. C-C, SEZ. D-D

SEZ. B-B

2 Ø 22

2 Ø 22

30

2 Ø 8

50

2 Ø 8

30

2 Ø 22

2 Ø 22

SEZ. A-A

SEZ. H-H, SEZ. I-I, SEZ. L-L, SEZ. M-M

2 Ø 14

2 Ø 8

2 Ø 12

50

( L=3 m )2 Ø 22

1 Ø 20 ( L=7,5 m )

( L=4.5 m )2 Ø 12

2 Ø 20 ( L=7,5 m )

1 Ø 20

( L=4 m )2 Ø 20

( L=8 m )

( L=4 m )1 Ø 18

( L=9 m )2 Ø 18

( L=2 m )1 Ø 18

1 Ø 22

1 Ø 18

2 Ø 18

2 Ø 18

2,61 Ø 20

2,61 Ø 20

2 Ø 22 ( L=3 m )

1 Ø 22 ( L=10 m )

( L=9,6 m )2 Ø 14

( L=7m )2 Ø 22

470220 22030 303030

26 2725

455 3030

292824

1 Ø 20

3,8

4,51 Ø 20 1 Ø 20

2,3

( L=8 m )1 Ø 20 ( L=9,5 m )1 Ø 20

st. Ø 8/25 st. Ø 8/25 st. Ø 8/20

45

st. Ø 8/15 st. Ø 8/15

125 255155

st. Ø 8/15

240

st. Ø 8/25

10535

st. Ø 8/25

175

st. Ø 8/25

45

st. Ø 8/15st. Ø 8/15

85 185

st. Ø 8/15

270115

st. Ø 8/15

1,3

3,8

4,5

3,5

1 Ø 20

1 Ø 20

1 Ø 20

2,61 Ø 20

2,3

2,6

1 Ø 20

1 Ø 20

2 Ø 12 ( L=4.5 m ) ( L=3 m )2 Ø 22

( L=2 m )1 Ø 181 Ø 18 ( L=2 m )

2 Ø 22 ( L=7 m )

1 Ø 20

1 Ø 20 ( L=8 m )

( L=7,5 m )

A

AD

D C

C

B

BF

F E

EH

H

L

L

I

I G

G

M

MO

O N

NQ

Q P

P

40 40

40 40

40

40

40

4064

64

64

64

64

64

64

64

7063

7063

6440

( L=9,5 m )1 Ø 20

( L=8 m )1 Ø 20

30

2 Ø 20 ( L=7,5 m )

POS. A

POS. T

POS. B

POS. A

POS. T

POS. B

POS. A

POS. T

POS. BPOS. C

POS. A

POS. T

POS. B

POS. A

POS. T

POS. B

POS. E

POS. A

POS. T

POS. B

POS. A

POS. T

POS. B

POS. D

POS. A

POS. T

POS. B

POS. D

POS. B

POS. T

POS. A

POS. C

POS. C1 Ø 22

POS. D2 Ø 22POS. C1 Ø 18

POS. A

POS. F2 Ø 22

POS. F POS. FPOS. A POS. A

POS. F2 Ø 20

POS. E1 Ø 18

POS. E POS. E POS. E POS. E

POS. F

1 Ø 20 POS. F

POS. F 1 Ø 20POS. F

POS. B POS. B

POS. B

POS. B

POS. B

POS. D POS. D

POS. C

POS. B

POS. D

POS. C

POS. T ( L=12m )2 Ø 8( L=12m )POS. T

POS. T ( L=12m )2 Ø 8( L=5,5m )POS. T 2 Ø 82 Ø 8

POS. A

POS. A

POS. A

POS. A

POS. A

POS. A

POS. A

POS. A

POS. A

POS. C1 Ø 22


Informazioni sulle Norme originali• 1907: Regio Decreto 10.1.07• 1911: DM LL PP 13.6.11• 1925: DM LL PP 15.7.25• 1928: RD legge 7.6.28 n. 1431• 1929: Regio Decreto 4.4.29 n. 592• 1932: RD legge 23.5.32 n. 832• 1933: RD legge 29.7.33 n. 1213• 1937: Norma Ministeriale 17.5.37• 1939: RD legge 16.11.39 n. 2228-9• 1957: Circ. M LL PP 23.5.57 n. 1472• 1965: Circ. M LL PP 17.5.65 n. 1547• 1965: Legge 26.5.65 n. 595• 1967: Circ. M LL PP 11.9.67 n. 3525• 1968: DM LL PP 3.6.68• 1971: Legge 5.11.71 n. 1086• 1972: DM LL PP 30.5.72


Servono per il progetto simulato

ProcedureCaratterizzazione meccanica dei materiali


ProcedureLivelli di conoscenza e fattori di confidenza

• In base agli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive sopra riportate, sono individuati i livelli di conoscenza relativi a:– geometria, dettagli costruttivi e materiali

• Vengono quindi definiti i fattori di confidenza, da utilizzare come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che tengono conto delle incertezze nella conoscenza dei parametri del modello.


ProcedureLivelli di conoscenza e fattori di confidenza


COSTO

CONOSCENZA

intervento acquisizione dati

COSTRUZIONI IN MURATURACOSTRUZIONI IN CEMENTO ARMATO


Costruzioni in muratura


Costruzioni in muraturaMeccanismi resistenti

• Si possono manifestare meccanismi locali e meccanismi d’insieme, da verificare entrambi:– I meccanismi locali interessano singoli pannelli murari o

più ampie porzioni della costruzione, e sono favoriti dall’assenza o scarsa efficacia dei collegamenti tra pareti e orizzontamenti e negli incroci murari

– I meccanismi globali sono quelli che interessano l’intera costruzione e impegnano i pannelli murari prevalentemente nel loro piano.


Costruzioni in muraturaMeccanismi resistenti

• Nel piano (globali)

• Fuori dal piano (locali)


Costruzioni in muraturaMeccanismi resistenti locali e globali


Meccanismi localiCollasso delle pareti murarie al di fuori del piano


Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

• Edifici



• Chiese


Meccanismi globaliCollasso delle pareti murarie nel piano

TaglioScorrimento

Flessione

Cortesia del prof. Liberatore

Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio


Costruzioni in cemento armato


47

Dati necessari per la valutazione

48


49


Costruzioni in cemento armato o in acciaioMeccanismi resistenti

• Viene attivata la capacità di elementi e meccanismi resistenti, che possono essere “duttili” o “fragili”– I meccanismi duttili possono essere attivati in maniera diffusa

su tutta la costruzione, oppure in maniera non uniforme, ad esempio localizzandosi in alcune parti critiche o su un piano

• La plasticizzazione di un elemento o l’attivazione di un meccanismo duttile in genere non comportano il collasso della struttura

– I meccanismi fragili possono localizzarsi in qualsiasi punto della struttura e possono determinarne il collasso.


δ

R

Costruzioni in cemento armato o in acciaioMeccanismi resistenti

• Verifiche Domanda < Capacità– Meccanismi “duttili” in termini di deformazione– Meccanismi “fragili” in termini di resistenza


δ

R

CRITERI E TIPI D’INTERVENTO


Criteri per l’intervento

• La scelta del tipo, della tecnica, dell’entità e dell’urgenza dell’intervento dipende dai risultati della precedente fase di valutazione

• Si deve mirare a:– Prioritariamente, contrastare lo sviluppo di meccanismi

locali e/o di meccanismi fragili– Migliorare il comportamento globale della costruzione.


Tipo di intervento

La capacità di deformazione degli elementi strutturali può

essere incrementata passando da modi di rottura fragili a modi di rottura duttili

L’intervento tende a limitare la domanda di deformazione nei

componenti fragili aumentando la rigidezza laterale, riducendo la massa, introducendo isolatori o

dissipatori

• Intervento locale su componenti strutturali

• Intervento globale sul sistema strutturale


Interventi globali – Tecniche di rinforzo

• Sistemi aggiuntivi (pareti, controventi, ecc.)

• Dissipazione

• Isolamento


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Interventi globali – Controventi in acciaio

Interventi globali – Controventi in acciaio


Spesso comportano notevoli problemi in fondazione

Interventi globali – Nuove pareti in c.a.


Interventi locali – Tecniche di rinforzo

• Rinforzi in c.a.

• Rinforzi in acciaio

• Rinforzi in FRP(Istruzioni CNR DT 200/04 – www.cnr.it)


Interventi locali – Incamiciature in c.a.

• Rinforzo a flessione e a taglio


Interventi locali – Incamiciature in c.a.

• Camicie con profili angolari e bande orizzontali (calastrelli)


Interventi locali – Materiali compositi FRP


Interventi locali – Materiali compositi FRP (sic!)


GRAZIE PER L’ATTENZIONE


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