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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
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
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
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
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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
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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 – 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