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LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO: Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali Soluzioni innovative di tamponature in laterizio per edifici a telaio: comportamento sotto azioni combinate nel piano/fuori piano. Ordine Ingegneri Provincia Cremona Cremona, 23 Maggio 2014 Francesca da Porto, Prof. Ing. DICEA - Università degli Studi di Padova [email protected]

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LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO: Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali

Soluzioni innovative di tamponature in laterizio per edifici a telaio: comportamento sotto azioni combinate nel piano/fuori piano.

Ordine IngegneriProvincia Cremona

Cremona, 23 Maggio 2014

Francesca da Porto, Prof. Ing. DICEA - Università degli Studi di Padova

[email protected]

F. da Porto

• PARTE PRIMA:

• Background della ricerca e sistema costruttivo

• Programma sperimentale

• I risultati sperimentali su tamponature piene

• I risultati sperimentali su tamponature con aperture

• Calcolo della resistenza fuori piano & modelli di valutazione del

degrado della muratura

• Considerazioni sugli spostamenti nel piano

SOMMARIO

LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO: Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali 2

F. da Porto

BACKGROUND SPERIMENTALE

&

SISTEMA COSTRUTTIVO

3LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO:

Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali

F. da Porto

NTC 2008: introduzione del problema dellaverifica di elementi non strutturali

Non vengono indicati i modelli di calcoloa cui fare riferimento per il calcolo delletamponature né vengono forniteindicazioni sul comportamento sismico

Il sisma de L’Aquila, 6 Aprile 2009, e poiquello in Emilia nel 2012, hannoevidenziato le peculiarità delcomportamento delle tamponature nellestrutture a telaio, nonché la necessità diporre particolare cura negli aspetticostruttivi e progettuali

BACKGROUND DELLA RICERCA 4

F. da Porto

Irregolarità in pianta (Pettino) Lacune sugli elementi in c.a.mancanza di staffe, separazione getti c.a.

OSSERVAZIONI PER LA DEFINIZIONE DEL SISTEMA DI TAMPONATURA ARMATA ANTIESPULSIONE

F. da Porto

Le doppie pareti presentano maggiori criticità rispetto alle soluzioni monostrato, in genere sono elementi di piccolo spessore,meno resistenti e presentano problemi di collegamento con le struttura principale e tra i due paramenti stessi.

OSSERVAZIONI PER LA DEFINIZIONE DEL SISTEMA DI TAMPONATURA ARMATA ANTIESPULSIONE

F. da Porto

BACKGROUND DELLA RICERCA

45°

da Porto et al. (2005) Beconcini et al. (1997)

7

F. da Porto

BACKGROUND DELLA RICERCA

Pereira et al. (2010)

Bolognini et al. (2000)

Penna et al. (2007)

8

F. da Porto

OBIETTIVI DELLA RICERCA

1. Sviluppo di sistemi in muratura armata per tamponature sismo-resistenti, eloro confronto con muratura semplice

2. Verifica del comportamento fuori piano per diversi livelli di danneggiamentocollegati alle azioni nel piano raggiunti

3. Verifica dello stato di danneggiamento delle tamponature in seguito alraggiungimento dello 0,5% di drift nel piano (NTC 2008, §7.3.7.2)

5. Formulazione di modalità di calcolo e verifica per le tamponature proposte,ai sensi delle NTC 2008

4. Confronto tra comportamento di tamponature con e senza aperture

9

F. da Porto

Dall'analisi dei risultati delle ricerche svolte in materia, sia in Italia che all'estero, si è evidenziato come alcune tipologie dirinforzo della muratura con armature possano essere positive per la risposta in condizioni di sisma.

Lo stesso D.M. 16.1.1996 fornisce delle prescrizioni per evitare il ribaltamento dei tamponamenti, proponendo la predisposizionedi nervature armate con determinati interassi.

Sistema di Tamponatura Antiespulsione

Monostrato

La Circolare n.617 2.2.2009 suggerisce di predisporre armature per evitare collassi fragili e prematuri delle tamponature.

Aderente al telaio Armabile (ossia con possibilità di disporre rinforzi

se necessario)

SISTEMA COSTRUTTIVO CON MURATURA ARMATA

F. da Porto

_ Blocco P69TA (φ<50%)_ Malta normale M10_ Giunto orizzontale 1 cm circa_ Giunto verticale a secco

Blocco P69TA Blocco MA124

_ Posizionamento armatura vert._ Vano verticale armato da riempire con lastessa malta M10 usata per l'allettamento

SISTEMA TAMPONATURA ANTIESPULSIONE

F. da Porto

SISTEMA TAMPONATURA ANTIESPULSIONE 12

F. da Porto

Il Tamp. Antiespulsione va costruito inaderenza con il telaio in c.a. tramitegiunto di malta tra Tamp. e pilastri etravi.

SISTEMA TAMPONATURA ANTIESPULSIONE

F. da Porto

PROGRAMMA SPERIMENTALE

14LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO:

Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali

F. da Porto

PROGRAMMA SPERIMENTALE: CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

1. CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

Blocchi in laterizio:• Prove di compressione• Prove di trazione indiretta

Malta:• Prove di flessione• Prove di compressione• Determinazione del modulo elastico in compressione

Armatura:• Prove di trazione con determinazione del modulo elastico

Muratura:• Prove di compressione (nelle due direzioni di carico)• Prove di flessione (nelle due direzioni di carico)

Calcestruzzo e armature del telaio:• Prove di compressione e di trazione sul calcestruzzo• Prove di trazione delle barre di armatura

15

F. da Porto

CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

MATERIALERESISTENZA A

FLESSIONE[N/mm2]

TENSIONE DI SNERVAMENTO

[N/mm2]

RESISTENZA A TRAZIONE

[N/mm2]

RESISTENZA A COMPRESSIONE

[N/mm2]

MODULO ELASTICO

[N/mm2]

MODULO DI POISSON [-]

Blocco P69TA - - 0,32-0,59 13,5 – 2,6 10925 -0,19

Blocco MA124 - - - 15,7 - 4,9 11475 -0,12

Malta 5,7 – 4,5 - - 19,9 – 12,3 18367 - * -Acciaio ϕ 6 mm - 503 593 - 190172 -

Acciaio ϕ 8 mm - 535 625 - 198400 -

ACCIAIO

BLOCCHI

MALTA

16

F. da Porto

CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

MURATURA: COMPRESSIONE IN DIR. VERTICALE

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-0,40% -0,30% -0,20% -0,10% 0,00% 0,10% 0,20% 0,30% 0,40%

σ (MPa)

ε%

Tensione - Deformazione

CV-1

CV-4

CV-5

CV-8

Iniziodanneggiamento

Carico Max0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

-1,60% -1,20% -0,80% -0,40% 0,00% 0,40% 0,80% 1,20% 1,60%

σ (MPa)

ε%

Tensione - DeformazioneCH-2

CH-3

CH-6

CH-7

Iniziodanneggiamento

Carico Max

MURATURA: COMPRESSIONE IN DIR. ORIZZONTALE

17

F. da Porto

CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

MURATURA: FLESSIONE PERP. GIUNTI OR.

18

MURATURA: FLESSIONE // GIUNTI OR.Lato B

CB-1TB-1

CB-2TB-2

CB-3TB-3

SG-A

SG-B

VA-1 VA-2 VA-3 VA-4 VA-5 VA-6

Lato A

Lato B

CB-1TB-1

CB-2TB-2

CB-3TB-3

VA-1 VA-2 VA-3 VA-4 VA-5 VA-6

Lato A

SG-TBSG-CB

SG-TBSG-CB

0

1

2

3

4

5

6

7

-20-15-10-505

Momento Totale (kNm)

Freccia (mm)

Momento Totale-Freccia

FV-4

FV-5

FV-6

Inizio Danneggiamento

Carico Max

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-50-40-30-20-10010

Momento Totale (kNm)

Freccia (mm)

Momento Totale - FrecciaFH-1

FH-2

FH-3

Inizio Danneggiamento

Snervamento

Carico Max

18

F. da Porto

PROGRAMMA SPERIMENTALE: PROVE SU TAMPONATURE

2. PROVE NEL PIANO/FUORI PIANO SU CAMPIONI IN SCALA REALE• Prova ciclica nel piano• Prova monotona fuori piano

19

• Prova su telaio ‘nudo’ di riferimento• Prove su telai interamente tamponati• Prova su telai interamente con aperture

F. da Porto

PROGRAMMA SPERIMENTALE: PROVE SU TAMPONATURE

20

1-RCF 2-ID; 3-IU

4-RID; 5-RIU

Telaio nudo e telai interamente tamponati:

20

F. da Porto

PROGRAMMA SPERIMENTALE: PROVE SU TAMPONATURE

8-PRIU

11-PRIUa

Telai con aperture:

6-PIU

6-PIU

8-PRIU

11-PRIUa Lintel

21

F. da Porto

TIPOLOGIE DI CAMPIONI REALIZZATI PER PROVE SU TELAI

Tamponamento :• lunghezza 4,15 m• 13 corsi da 17 blocchi ciascuno• sistema armato (2) e non armato (2)

TELAIO NON TAMPONATO TELAIO TAMPONATO TAMPONATURE PARZIALI

• Portale: altezza 2,90 e luce 4,45 m• Trave: 50x25 cm• Cordolo: 70x30 cm• Pilastro: 30x30 cm

Tamponamento :• doppio di lunghezza 1,475 m• 13 corsi da 6 blocchi ciascuno• sistemi armati e non armati• sistemi collegati da architrave

22

F. da Porto

SISTEMI IN MURATURA TESTATI

COSTANTI• Spessore muratura 30 cm• Blocco intero P69TA e mezzo blocco MA124 (Poroton)• Giunti orizzontali in Malta M10• Giunti verticali a secco

SISTEMA ARMATOSISTEMA NON ARMATO

ARMATURA• 4 barre verticali Φ8 mm con interassi 1090-1530-1090mm• Staffe 2Φ6mm con interasse 600mm (3 corsi)

23

F. da Porto

PROGETTAZIONE DEL CAMPIONE

PROGETTO DEL PORTALE• Edificio ipotetico di 3 piani, maglia in pianta 4,50m x 4,50m

• Zona sismica 2• Progetto secondo NTC 2008• Analisi elastica lineare

24

F. da Porto

PROVE NEL PIANO/FUORI PIANO DI CAMPIONI IN SCALA REALE

Test diviso in 2 FASI:

PRIMA FASE :TEST NEL PIANO

SECONDA FASE :TEST FUORI PIANO

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F. da Porto

MODALITA’ DI PROVA NEL PIANO

• Tamponamento armato (1+1+1)• Tamponamento non armato (1+1)

STATO LIMITE ULTIMODEL TAMPONAMENTO

STATO LIMITE ULTIMODEL TELAIO

• Tamponamento armato (1)• Tamponamento non armato (1)

• Telaio nudo (1)

Drift 0,5% Drift 1,2% (pieni); drift 1,0% (aperture) Drift 3,4%

STATO LIMITE DI DANNO DEL TAMPONAMENTO

26

6-PIU

8-PRIU

11-PRIUa Lintel

26

F. da Porto

STRUMENTAZIONE APPLICATA AL TELAIO

STRUMENTAZIONE APPLICATA AL

TAMPONAMENTO

• 6 potenziometri a filo• 3 trasduttori potenziometrici

• 26 trasduttori potenziometrici

STRUMENTAZIONE PER IL RILIEVO DELLE DEFORMAZIONI

APPLICATA AL PANNELLO PERL’ANALISI FUORI PIANO

• Due linee verticali e una orizzontale

27

F. da Porto

STRUMENTAZIONE APPLICATA AL TELAIO

STRUMENTAZIONE APPLICATA AL

TAMPONAMENTO

• 6 potenziometri a filo• 4 trasduttori potenziometrici

• 26 trasduttori potenziometrici

STRUMENTAZIONE PER IL RILIEVO DELLE DEFORMAZIONI

APPLICATA AL PANNELLO PERL’ANALISI FUORI PIANO

• Quattro linee verticali (due per parete) e una orizzontale

28

F. da Porto

I RISULTATI SPERIMENTALI SU

TAMPONATURE PIENE

29LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO:

Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali

F. da Porto

RISULTATI – TELAIO NUDO

30

Quadro fessurativo a drift 3,4%

30

F. da Porto

RISULTATI – SISTEMA NON ARMATO A SLD

Danno in-plane a drift 0,5%

Danno out-of-plane a carico max

Out-of-plane a spostamento ultimo

31

F. da Porto

RISULTATI – SISTEMA ARMATO A SLD

Danno in-plane a drift 0,5%

Out-of-plane a spostamento ultimo

Danno out-of-plane a carico max

32

F. da Porto

RISULTATI – SISTEMA NON ARMATO A SLU

Danno in-plane a drift 1,2%

Danno out-of-plane dopo carico max

Out-of-plane a spostamento ultimo

33

F. da Porto

RISULTATI – SISTEMA ARMATO A SLU

Danno in-plane a drift 1,2%

Danno out-of-plane a carico maxOut-of-plane a spostamento ultimo

34

F. da Porto

RISULTATI - AZIONI NEL PIANO – CONFRONTO ALLO SLDSL

DCONFRONTO • Comportamento differente• Stessa rigidezza iniziale• Stessi carichi raggiunti a pari spostamento

QU

ADRO

FES

SURA

TIVO

URM

RM

SISTEMA ARMATO (RM)SISTEMA NON ARMATO (URM)

35

F. da Porto

CONFRONTO • Rigidezza iniziale simile nei due sistemi• RM raggiunge resistenze maggiori• Dopo 1% di drift URM ha un calo di

resistenza più consistente• Dopo 0,8% di drift RM ha un degrado di

rigidezza meno marcato

SLU

SISTEMA ARMATO (RM)SISTEMA NON ARMATO (URM)

QU

ADRO

FES

SURA

TIVO

URM

RM+13%

+17%

36

RISULTATI - AZIONI NEL PIANO – CONFRONTO ALLO SLU 36

F. da Porto

SLD

SLU

CONFRONTO• Comportamento resistente ad arco

sviluppato in tutti i campioni• RM raggiungono valori di carico maggiori • RM degrada meno in resistenza e

rigidezza all’aumentare del drift nel piano• Campioni meno danneggiati nel piano

raggiungono resistenze più alte

RM

URM

RM

URM

+13%

+24%

SISTEMA ARMATO (RM)SISTEMA NON ARMATO (URM)

RISULTATI - AZIONI FUORI PIANO – CONFRONTO ALLO SLD E SLU 37

F. da Porto

TUTTE LE PROVE – NEL PIANO

ψ [%] Fy

[kN]dy

[mm] ψ [%] Fmax

[kN]dmax

[mm] ψ [%] Fu

[kN]du

[mm] 1 RCF 0.1 28 2.5 3.0 271 88.0 3.2 249 94.1

2 ID 0.1 217 2.7 0.5 470 13.6 - - -

3 IU 0.1 281 2.5 1.0 520 28.5 1.2 447 33.2

4 RID 0.1 208 2.7 0.5 476 13.7 - - -

5 RIU 0.1 285 2.6 0.8 611 22.0 1.2 593 32.8

IN PLANEFASE NON FESSURATA CARICO MASSIMO SPOSTAMENTO ULTIMO

SLD SLU

38

F. da Porto

CampioneTipologia muraria

Drift0%

Drift0,5%

Drift1,2%

1-RCF - 11 8 52-RCF-ID

Semplice80 34

3-RCF-IU 111 38 134-RCF-RID

Armata76 35

5-RCF-RIU 109 40 18

TUTTE LE PROVE – NEL PIANO

DEGRADO DI RIGIDEZZA

39

F. da Porto

CampioneTipologia muraria

Drift nel piano

[%]

Damping[%]

EDiss/EImm

[%]

1-RCF - 0.5 4 20

2-RCF-IDSemplice

0.5 6 40

3-RCF-IU 1.2 6 40

4-RCF-RIDArmata

0.5 6 40

5-RCF-RIU 1.2 6 40

DISSIPAZIONE D’ENERGIA E DAMPING

TUTTE LE PROVE – NEL PIANO 40

F. da Porto

TUTTE LE PROVE – FUORI PIANO

Fy

[kN]dy

[mm] Fmax

[kN]dmax

[mm] Fu

[kN]du

[mm] - - - - - -

201 15,0 250 24,1 212 29,9

159 19,4 203 34,9 162 48,2

272 20,4 286 24,3 259 28,2

195 18,2 268 31,6 214 38,0

FINE FASE ELASTICA CARICO MASSIMO SPOSTAMENTO ULTIMOOUT PLANE

2 ID

1 RCF

3 IU

4 RID

5 RIU

- 6%

- 23%

41

F. da Porto

I RISULTATI SPERIMENTALI SU

TAMPONATURE CON APERTURE

42LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO:

Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali

F. da Porto

RISULTATI – SISTEMA CON APERTURE NON ARMATO A SLU

Danno in-plane a drift

1,0%

Danno out-of-plane a carico max

43

F. da Porto

RISULTATI – SISTEMA CON APERTURE ARMATO A SLU

Danno in-planea drift 1,0%

Danno out-of-plane a carico max

44

F. da Porto

RISULTATI – SISTEMA CON APERTURE E ARCHITRAVE, ARMATO, A SLU

Danno out-of-planea carico max

Danno in-plane a drift 1,0%

45

F. da Porto

NON ARMATO ARMATO ARMATO CON ARCHITRAVE

46

RISULTATI - AZIONI NEL PIANO – CONFRONTI

Drift 0,5%

Drift 1,0%

46

F. da Porto

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Caric

o (k

N)

Dri (%)

Confronto curve di inviluppo medie allo SLU

1_RCF 6_PIU 8_PRIU 11_PRIUa

CAMPIONI CON APERTURE – NEL PIANO

SLD SLU

[kN] [mm] [kN] [mm] 1 RCF 0.1 28 2.5 3.0 271 88.0 3.2 249 94.1

IN PLANE

FASE INIZIALE CARICO MASSIMO SPOSTAMENTO

ULTIMO Ψ

[%] Fy

[kN] dy

[mm] Ψ

[%] Fmax [kN]

dmax [mm]

Ψ [%]

Fu

[kN] du

[mm]

6-PIU 0,1 114 2,7 0,6 304 16,6 1,0 269 27,7 8-PRIU 0,1 147 2,7 0,3 262 8,3 1,0 247 27,7 11-PRIU 0,1 138 2,7 0,8 424 22,2 1,2 410 33,3

47

F. da Porto

TUTTE LE PROVE – NEL PIANO

DEGRADO DI RIGIDEZZA

0

100

200

300

400

500

600

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Rigi

dezz

a (k

N/m

)

Dri (%)

Confronto rigidezze medie, SLU

1_RCF 6_PIU 8_PRIU 11_PRIUa

0

100

200

300

400

500

600

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Rigi

dezz

a (k

N/m

)

Dri (%)

Confronto rigidezze medie, SLU

1_RCF 8_PRIU 11_PRIUa

+100%

48

F. da Porto

DISSIPAZIONE D’ENERGIA E DAMPING

TUTTE LE PROVE – NEL PIANO

0

10

20

30

40

50

60

70

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Ehys

/Ein

p (%

)

Dri (%)

Rapporto energia dissipata/immessa, allo SLU

1_RCF 6_PIU 8_PRIU 11_PRIUa

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Dam

ping

(%)

Dri (%)

Damping, confronto allo SLU

1_RCF 6_PIU 8_PRIU 11_PRIUa

Nomenclatura Tipologia muraria

Drift nel piano

Damping [%]

EDiss/EImm [%]

1-RCF 1.0% 3 20

6-PIU Semplice 1.0% 6 35

8-PRIU Armata

1.0% 11 50

11-PRIUa 1.0% 6 37

49

F. da Porto

CAMPIONI CON APERTURE – FUORI PIANO

- 6%

- 23%

OUT PLANECARICO MASSIMO SPOSTAMENTO ULTIMOFmax[kN]

dmax[mm]

Fu[kN]

du[mm]

6_PIU 85.5 30.4 70 38.38_PRIU 89.5 25.3 71 3011_PRIU 145 19.0 117 21.9

+68%

+5%

CONFRONTO• Comportamento resistente ad

arco, con scorrimenti rispetto alla trave

• Modalità di collasso pot. fragile del non armato

• Efficacia dell’armatura nel governare i parametri sismici

• Influenza dell’architrave

50

F. da Porto

TUTTE LE PROVE

NEL PIANO

FUORI PIANO0

100

200

300

400

500

600

700

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Caric

o (k

N)

Dri (%)

Confronto curve di inviluppo medie allo SLU

1_RCF 3_IU 5_RIU 6_PIU 8_PRIU 11_PRIUa

51

F. da Porto

CALCOLO DELLA RESISTENZA FUORI PIANO

&

MODELLI DI VALUTAZIONE DEL DEGRADO

DELLA MURATURA

52LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO:

Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali

F. da Porto

CALCOLO DELLA RESISTENZA FUORI PIANO

MECCANISMO AD ARCO

PRESSO-FLESSIONEFLESSIONE SEMPLICE

53

F. da Porto

CALCOLO DELLA RESISTENZA FUORI PIANO

MECCANISMO AD ARCO

PRESSO-FLESSIONEFLESSIONE SEMPLICE

Med ≤ Mu = �l2 t σ02

��1 − σ0

0.85 fd�

� �� = ��� �

� �� = �� ��� �

� = ��1 − 0.5�����

����� ≤ 0.95 �

��� = 1.5 ���

10

����,� = �� ����

�2

(EC 6)

(EC 6)

(NTC 2008)

(EC 6)

(Ahmid e Drysdale)

54

F. da Porto

CALCOLO DELLA RESISTENZA FUORI PIANO

250286

203

268

609 609

457 457

304 304

858

19 1922 226 60

100

200

300

400

500

600

700

Muratura Semplice Muratura Armata

kN

Fr sperimentali SLD (2 forze concentrate) Fr sperimentali SLU (2 forze concentrate)Fr per meccanismo ad arco EC6 (carico distribuito) Fr per meccanismo ad arco EC6 (2 forze concentrate)Fr per meccanismo ad arco EC6 (1 forza concentrata) Fr per pressoflessione NTC '08 (carico distribuito)Fr per flessione EC6 (carico distribuito) Sollecitazione NTC '08 ag/g*S=0.525Sollecitazione NTC '08 ag/g*S=0.150

+ 8 + 11

55

F. da Porto

MODELLI DI VALUTAZIONE DEL DEGRADO DELLA MURATURA

0 0.5 1 1.50

100

200

300

400

500

drift nel piano [%]

Res

iste

nza

fuor

i pia

no [k

N]

αtipo sl, 1

atipoatipo 1−( ) e

btipo driftsl⋅( )2−⋅ 1+

⋅:=

RIDUZIONE DELLA RESISTENZA A COMPRESSIONE

• TIPO DI MURATURA

DIPENDE DA:

• STATO LIMITE RAGGIUNTO

Drift 0,0%

Drift 0,5% Drift 1,2%

56

F. da Porto

• Meccanismo ad arco in direzione verticale.• Si considera la deformabilità della trave assumendo l’azione di

confinamento prodotta dal telaio come un vincolo elastico.• La parete di tamponamento è un elemento bidimensionale tra

due supporti linearmente elastici nel piano, rigidi fuori piano.• Il carico fuori piano è assunto applicato ai terzi.• Dopo la formazione di una prima fessura, la parete è suddivisa

in due conci che ruotano rigidamente.• La distribuzione delle tensioni di compressione all’interno della

sezione parzializzata segue una legge elasto-plastica con softening.

• La resistenza fuori piano della pareti di tamponamento viene calcolata imponendo l’equilibrio alla rotazione dei conci di muratura.

• Per considerare il danneggiamento nel piano sono stati introdotti due coefficienti riduttivi indipendenti, α e β, rispettivamente per il modulo elastico (Em) e per la resistenza a compressione (fm) della muratura.

MODELLI DI VALUTAZIONE DEL DEGRADO DELLA MURATURA 57

F. da Porto

Comportamento fuori piano di muratura non armata: modello vs sperimentazione

• Il modello riproduce perfettamente il comportamento sperimentale, fino al carico massimo.• Nella fase post-picco la curva del modello si discosta leggermente da quella sperimentale,

arrivando a valori di spostamento ultimo comunque uguali o inferiori a quelli sperimentali.

CONFRONTO CON I RISULTATI SPERIMENTALI 58

F. da Porto

• Le curve del modello si discostano da quelle sperimentali nei primi 5 millimetri di inflessione, per poi proseguire parallelamente fino al raggiungimento del carico massimo.

• Lo scostamento massimo tra le due curve resta contenuto entro i 3mm, mentre i valori di carico massimo e spostamento ultimo coincidono.

CONFRONTO CON I RISULTATI SPERIMENTALI 59

Comportamento fuori piano di muratura armata: modello vs sperimentazione

F. da Porto

Parametri analizzati:a) Rigidezza flessionale della traveb) Profondità dell’armatura verticalec) Spessore/snellezza dei pannelli di

tamponamento

a)

c)

c)

ANALISI PARAMETRICHE 60

F. da Porto

COEFFICIENTI RIDUTTIVI PER IL CALCOLO DELLA RESISTENZA FUORI PIANO

61

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

Coe

ffici

ente

ridu

ttivo

βa

Drift interpiano δj,w [%]

Riduzione della resistenza fuori piano

2.2 %

0.6 %

1.2 % 1.6 %

URM

Cut-off sper. 1,2%

Estrapolazionenumerica

F. da Porto

CONSIDERAZIONI SUGLI

SPOSTAMENTI NEL PIANO

62LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO:

Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali

F. da Porto

COME CALCOLARE IL DRIFT D’INTERPIANO?

Drift interpiano?

Drift interpiano?

1. Analisi su telaio tamponato 2. Analisi su telaio nudo

63

F. da Porto

DEFINIZIONE DELLE PROPRIETA’ DEL PUNTONE EQUIVALENTE

(Hak, Morandi, Magenes; 2013)0

50

100

150

200

250

300

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Caric

o ne

l pia

no (k

N)

Dri (%)

1_RCF 8_PRIU

0

50

100

150

200

250

300

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Caric

o ne

l pia

no (k

N)

Dri (%)

8_PRIU

Fm’

dm

64

F. da Porto

PROCEDURA PER LA DEFINIZIONE DI SPOSTAMENTI EQUIVALENTI

65

1. Valutazione drift a SLD

2. Pendenza del secondo

tratto, che dipende dal

degrado del materiale

3. Valutazione drift a SLU

(Prove condotte ad UNIPD, con tamponamenti di diverso spessore)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Caric

o (k

N)

Dri (%)

Contributo della tamponatura

Non armato spessore 300 mm Non armato spessore 120 mm

65

(da Hak, Morandi, Magenes (2013), “Damage control of Masonry infills in seismic design”, IUSS Press, Pavia)

F. da Porto

Il progetto INSYSME

IL PROGETTO INSYSME

1. Sistemi monostrato

2. Sistemi pluristrato con

rivestimento faccia a vista

3. Definizione criteri di

dimensionamento

4. Linee guida per la progettazione

1 Ottobre 2013 – 30 Settembre 2016

66

F. da Porto

CONCLUSIONI

1. Efficacia dei sistemi di armatura, soprattutto nel controllo delle modalità di

collasso e nel miglioramento dei parametri che governano la risposta sismica

2. Lo spessore della muratura e la robustezza del blocco sono già in grado, per

verifiche di tipo statico, di offrire resistenze più che adeguate

3. Nel caso di aperture, la presenza di architravi influenza considerevolmente il

comportamento

4. Definiti criteri di verifica fuori piano coerenti con le modalità di rottura

osservate, e che tengono anche in conto del degrado delle proprietà

meccaniche a causa degli spostamenti del telaio nel piano

5. Potenzialmente, il disaccoppiamento dell’armatura (due armature disposte in

posizione non baricentrica rispetto alla sezione di muratura) potrebbe portare

anche un grande incremento di resistenza (pareti alte per edifici industriali)

67

F. da Porto

GRAZIE PER L’ATTENZIONE!

Gruppo di lavoro:

Prof. Ing. F. da Porto

Dr. Ing. Giovanni Guidi

Ing. Nicolò Verlato

Dr. Ing. Massimo Dalla Benetta

Finanziamento:

68LA MURATURA ARMATA PER PARETI PORTANTI E DI TAMPONAMENTO:

Aspetti progettuali ai sensi del D.M. 14/01/2008 e verifiche sperimentali