NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI - D.M. 14 Gennaio … · ÆPer quanto riguarda le costruzioni in...

f bb iNORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI - D.M. 14 Gennaio 2008

Bergamo 3 febbraio 2011

Costruzioni esistenti in muraturaCostruzioni esistenti in muratura

Alessandra MariniUniversità di Brescia

[email protected]

NTC 2008NTC 2008

LIVELLO DI APPROFONDIMENTO DELLE INDAGINI

[…]

LIVELLO DI APPROFONDIMENTO DELLE INDAGINI LIVELLO DI CONOSCENZA : LC1,LC2,LC3FATTORI DI CONFIDENZA

NB– FC differenti per BENI di pregio architettonico e vincolati NB

SLU, SLE e, per i BENI vincolati, SLDB Stato limite di danno per la salvaguardia del bene artistico

NB

Sono individuate tre categorie di intervento:Adeguamento / Miglioramento / Riparazione

NTC 2008NTC 2008

Ricerca archivistica:disegni originali di progetto ricostruzione la storia progettuale e costruttivaricostruzione la storia progettuale e costruttiva identificazione fasi edilizie (storia destinazioni d’uso)storie di carico (ex: terremoti)

Considerazioni sullo sviluppo storico del quartiere in cui l’edificio è situato.pp qRegole dell’arte locali e storia delle tecniche.

Indagine storicaIndagine storicaIl caso del PalazzoIl caso del Palazzo

della Loggia di Brescia

Indagine storicaIndagine storica

RILIEVORILIEVO

RILIEVORILIEVO:GEOMETRICO STRUTTURALE e dei dettagli costruttivi

Analisi STRATIGRAFICA e Ricostruzione FILOLOGICA

MATERICODEL DEGRADOQUADRI FESSURATIVI E DEFORMATIVI ed

interpretazioneEIDOTIPO (con edifici in adiacenza)MONITORAGGIOMONITORAGGIO

Fasi della conoscenza: non sequenziali ma integrate.

RILIEVORILIEVORILIEVO:

GEOMETRICO STRUTTURALE/MATERICO E DEGRADO

NB: Geometria organizzazione strutture e particolariNB: Geometria, organizzazione strutture e particolari costruttivi prioritari rispetto alle proprieta’ dei materiali!

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilità‐ Difforme presenza di murature resistenti nelle due direzioni principali

‐ Grande eccentricità del centro di massa

CT

rispetto al centro di torsione

CT=GG

‐ Presenza di irregolarità

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàPresenza di irregolarità

‐irregolarità delle strutture in elevazione ‐murature portanti con numerose bucature sfalsate

penalizzazione della resistenza nel piano!penalizzazione della resistenza nel piano!

Rilievo di ciascuna parete. Successiva schematizzazione eidotipo!

PRESENZA DI CAVITA’ (nicchie canne fumarie)

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàPRESENZA DI CAVITA (nicchie, canne fumarie)

Presenza di canne fumarie nello spessore del muro

EFFICACIA DEI COLLEGAMENTI MURATURE SOLAI E MURATURE COPERTURA

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàEFFICACIA DEI COLLEGAMENTI MURATURE‐SOLAI E MURATURE‐COPERTURA‐ verifica del collegamento di murature e solai ‐ Rilievo di solai eccessivamente deformabili nel piano e non collegati alle muratureRilievo di coperture e solai orditi solo in una direzione e non collegati al piano‐ Rilievo di coperture e solai orditi solo in una direzione e non collegati al piano

Martellamento coperture

M i f i i i d tt d l t ll t d ll t di

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàMeccanismo fuori piano indotto dal martellamento della trave di

colmo e delle terzere della copertura

EFFICACIA DEGLI INCATENAMENTI

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilità

‐ insufficiente incatenamento di volte e archi‐ catene lignee degradate

EFFICACIA DEGLI INCATENAMENTI

‐ efficacia del sistema di ancoraggio

Rocking degli archi

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàinsufficiente Rocking degli archi

diaframma

insufficiente incatenamento di volte e archi per soll. sismiche

CONDIZIONI DI RIPOSO:

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàCONDIZIONI DI RIPOSO: il tiro della catena è in generale inferiore alla spinta dell’arco per la presenza dell’effetto contrafforte.

CONDIZIONI SISMICHE: SOVRATENSIONE DELLA CATENA:‐viene meno l’effetto contrafforteviene meno l effetto contrafforte‐aumenta la spinta dell’arco a causa dell’incremento della luce

Rocking differenziale degli archi diaframma

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàPresenza di spinte orizzontali non contrastatePresenza di spinte orizzontali non contrastate

.RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàPresenza di pesanti cordoli in c.a

Presenza di pesanti solette in c.a. su murature fatiscenti

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàPresenza di pesanti solette in c.a. su murature fatiscenti

Rottura per taglio‐scorrimentoLaddove la resistenza ad attrito è

modesta


Edifici in aggregato e consolidamenti parziali

edificio non consolidato affianco ad edifici consolidati aventi solai o coperture rigidi e pesanti


Struttura iin c.a.

VERIFICA QUALITÀ DELLA TESSITURA IN PROSPETTO E IN SEZIONE

MURATURE: Indagini visiveMURATURE: Indagini visiveVERIFICA QUALITÀ DELLA TESSITURA IN PROSPETTO E IN SEZIONE

Di particolare importanza risulta la presenza o meno di elementi di collegamento trasversali (es. diatoni), la forma, tipologia e dimensione degli elementi, la tessitura, l’orizzontalità delle giaciture, il regolare sfalsamento dei giunti la qualità e consistenza della maltaregolare sfalsamento dei giunti, la qualità e consistenza della malta.

Singolo o doppio paramento, con sacco?con diatoni di collegamento?

l /i lMuratura regolare/irregolare; omogenea/disomogenea?

Muratura listataA tAmmorsatura

Rimozione 100x100cm intonaco: (1) Interno/esterno diatoni(2) Angolate ammorsatura

MURATURE: Indagini visiveMURATURE: Indagini visive

Muratura in pietra squadrata a tessitura regolare

Muratura in pietra NON squadrata a tessitura irregolare

MURATURE: Indagini visiveMURATURE: Indagini visive

Verificare pb. di FATISCENZA o scarsa qualità dei materiali

i i ( l dcostituenti (malta scadente o troppo magra, mattoni, muratura in ciotoli)

Muratura irregolare

Muratura listata

MURATURE: Analisi della sezioneMURATURE: Analisi della sezione

Intonaco cementizio di 5-6 cm

Assenza diatoni

COLLEGAMENTO tra le murature ortogonali

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilità‐ COLLEGAMENTO tra le murature ortogonali

NB: effetto stabilizzante del peso eeffetto stabilizzante del peso e componente verticale del sisma

RILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO degli elementi di vulnerabilitàRILIEVO SPESSORE DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI

Tratto da: Ezio Giuriani “Trattato sul recuper odegli edifici esistenti” (titolo Provvisorio). In corso di

pubblicazione.

VERIFICA FONDAZIONI


‐ Profondità del piano di fondazione‐ Natura del terreno omogenea/disomogenea‐ Struttura in parte su roccia e in parte su terrenoStruttura in parte su roccia e in parte su terreno‐ Presenza di materiali sabbiosi quasi saturi soggetti a rischio di liquefazione

CORPO A CORPO B

RILIEVORILIEVO

F1

CORPO A CORPO B

F2F3

Setti in muratura portante

F1F2F3

Setti in muratura portante

Elementi in c.a.

EO

S

0 15m5m 10m 20m O

Cl ifi i f

RILIEVO quadri fessurativi e deformativiRILIEVO quadri fessurativi e deformativiClassificazione fessure:

‐ vecchie (scure con cigli fessurativi consumati) e nuove(bianche e frastagliate);(bianche e frastagliate);‐ stuccate ‐ riaperte ‐ passanti o superficiali‐ pronunciate o cavillature‐ pronunciate o cavillature

Rappresentazione:‐Isolare i quadri fessurativi

1 23Isolare i quadri fessurativi

di differente severità su differenti Layer. (La visualizzazione dei soli layer contenenti le fessure più severe consente in generale y p gdi interpretare il quadro fessurativo).

‐ Isolamento blocchi rigidi : identificazione di sottostrutture‐ descrizione delle lesioni: distacco, rotazione, scorrimento nel o fuori del piano‐ descrizione delle deformazioni (fuori piombo, rigonfiamenti, depressioni volte.

identificazione cinematismiRimedi:

‐ Eliminazione delle cause, a meno che il fenomeno non sia esaurito (esiti monitoraggio)

LINEE GUIDA + CIRCOLARE 2009

RILIEVO quadri fessurativi e deformativiRILIEVO quadri fessurativi e deformativiVALUTAZIONE PERICOLOSITA’ QUADRI FESSURATIVIVALUTAZIONE PERICOLOSITA QUADRI FESSURATIVI

MONITORAGGIO degli spostamenti verticali e orizzontali fuori piombo

monitoraggiomonitoraggioMONITORAGGIO degli spostamenti verticali e orizzontali, fuori piombo,

apertura di fessura

‐ Operazione necessaria per la verifica della presenza di cedimenti in atto.‐ richiede la preliminare interpretazione del meccanismo di dissesto.‐ Prima/durante/dopo l’intervento di recupero. Importante per la verifica della corretta rimozione delle cause scatenanti i dissesti.

P i P i P iProgressione accelerata

Progressione Ritardata

Progressione inizialmente uniforme,

poi stabileQuadro

fessurativo in evoluzione

Quadro fessurativo in evoluzione

Quadro fessurativo stabilizzato

Strumento per la manutenzione

monitoraggiomonitoraggioTelecordinometro Monitoraggio del fuori piombo

In funzione del tipo di rischio, le soglie di pericolosità possono essere molto diverse.

monitoraggiomonitoraggioMonitoraggio allontanamento imposte delle centine

Indagini diagnosticheIndagini diagnostiche

Il PIANO DELLE INDAGINI è predisposto nell’ambito di un quadro generale volto a mostrare le motivazioni e gli obiettivi delle indagini stessevolto a mostrare le motivazioni e gli obiettivi delle indagini stesse.

lndaginiMINIMAMENTE INVASIVENel caso in cui vengano effettuate PROVE SULLA STRUTTURA, attendibili ed in

numero statisticamente significativo, i valori delle resistenze meccaniche dei numero statisticamente significativo, i valori delle resisten e meccaniche deimateriali vengono desunti da queste e prescindono dalle classi discretizzate previste nelle NTC.

Per quanto riguarda le costruzioni in muratura, le Regioni possono definire, ad q g g pintegrazione della Tabella C8B.1 in Appendice C8B, TABELLE SPECIFICHE PER LE TIPOLOGIE MURARIE ricorrenti sul territorio regionale.

NB: Geometria organizzazione strutture e particolariNB: Geometria, organizzazione strutture e particolari costruttivi ‐ VS ‐ proprieta’ dei materiali

MURATURE: proprietà meccanicheMURATURE: proprietà meccaniche

Nel caso delle MURATURE STORICHE, i valori indicati sono da riferirsi a condizioni di muratura con malta di scadenti caratteristiche, giunti spessi ed in assenza di ricorsi o listature che, con passo costante, regolarizzino la tessitura ed in particolare l’orizzontalità dei corsi. Inoltre si assume che le murature siano a paramenti scollegati, ovvero manchino sistematici elementi di connessione trasversale (o di ammorsamento per ingranamento tra i paramenti murari).

MURATURE: proprietà meccanicheMURATURE: proprietà meccaniche

Al i i i liAltrimenti prove sperimentali o tabelle regionali

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnostiche

TERMOGRAFIA

Si impiega una telecamera sensibile p gall’infrarosso che legge il flusso di energia emesso da una superficie e lo elabora in immagine.

Dal differente comportamento termico dei componenti è possibile identificare:

‐ Tessitura muraria, ‐ discontinuità nella tessitura.

Utile nel progetto delle indagini diagnostiche per l’identificazione dei

ti di i d ipunti di indagine


Ispezione delle murature con ripresa fotografica per la verifica della

ENDOSCOPIE

fotografica per la verifica della consistenza muraria.

+ MICROCAROTAGGI cm x cm densità muro/peso struttura

CAROTAGGI

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnosticheCAROTAGGI

osservazione diretta dei materiali costitutivi della sezione muraria e del relativo stato di conservazione.

Asportazione del mattone Esecuzione del carotaggio

N

INDAGINI SONICHE

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnosticheINDAGINI SONICHE

qualificare lo stato di aggrgazione della compagine muraria (presenza di vuoti, difettimuraria (presenza di vuoti, difetti o lesioni);

Per la verifica di interventi di consolidamento (iniezioni di (malte e resine), verificando i cambiamenti delle caratteristiche fisiche dei materiali.

Si stima il modulo elastico eresistenza a partire dalla misura + ideale per murature abbastanza omogenee.della velocità di propagazione divibrazioni indotte con colpomeccanico

- Presenza cavità riduzione della velocità: bene per individuare cavità ma attenzione a non sottostimare le caratteristiche meccanichenon sottostimare le caratteristiche meccaniche

indagini estese. Non ideale per murature miste con cavità.

++ Nelle murature a sacco: Interessante la valutazione delle caratteristiche meccaniche di sacco e paramenti


La prova consiste nel rilevare deformabilità e resistenza della muratura applicando unostato di sforzo monoassiale.

MARTINETTI PIATTI

Per la procedura di prova si fa riferimento alla norma americana ASTM C 1197:1997.

‐ consente di determinare le principali caratteristiche meccaniche di una struttura muraria:

stato di sforzo = σm [daN/cm2]

modulo elastico = E [MPa]

resistenza = σm,u [daN/cm2]

SINGOLO MARTINETTO: determinazione dello stato di sollecitazione

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnosticheSINGOLO MARTINETTO: determinazione dello stato di sollecitazione

t'

t

P

martinetti piattib'

martinetti piatti

olio in pressione

B

K Kσ = Km × Ka × pdove:Km = costante che tiene conto delle caratteristiche geometriche del martinetto e della rigidezzageometriche del martinetto e della rigidezzadeterminabile tramite prova di compressione in laboratorio;

Ka = rapporto tra l’area in pianta del martinetto e l’area del taglio;del taglio;p = pressione del circuito idraulico occorrente per ripristinare le originarie condizioni della muratura.

SINGOLO MARTINETTO: determinazione dello stato di sollecitazione

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnosticheSINGOLO MARTINETTO: determinazione dello stato di sollecitazione

t'

t

P

martinetti piattib'

martinetti piatti

olio in pressione

B

K Kσ = Km × Ka × pdove:Km = costante che tiene conto delle caratteristiche geometriche del martinetto e della rigidezza della saldatura di bordo determinabile tramite prova di compressione in laboratorio;- Da eseguire lontano da lesioni e zone critiche

Valutare se i risultati siano o meno estendibili al resto delle muraturerigidezza della saldatura di bordo, determinabile tramite prova di compressione in laboratorio;Ka = rapporto tra l’area in pianta del martinetto e l’area del taglio;p = pressione occorrente per ripristinare le originarie condizioni della muratura.

- Valutare se i risultati siano o meno estendibili al resto delle murature- Su muri in pietrame misto i risultati sono spesso inattendibili- Non adatto all’analisi di muri a sacco - Non eseguire la prova all’ultimo piano rischio sollevamento muratura- Problemi di correlazione (Influenza della forma del martinetto e dell’intaglio)

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnosticheDOPPIO MARTINETTO: determinazione delle caratteristiche di deformabilità

deformometro

30cm50cm

PROVE PENETROMETRICHE

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnostichePROVE PENETROMETRICHE

Si tratta di uno sclerometro 11-O

1112

opportunamente tarato e strumentato.

Mediante curve di correlazione è 56789

1011

n° c

olpi

possibile stimare la resistenza del giunto di malta dal numero di colpi necessario per infiggere di una quantità prefissata la

l i di l

01234

1 2 3 4 5 6 7 8

n

punta nel giunto di malta.Profondità [cm]


PROVE DI INFISSIONE

183

134

10-O

9101112

PROVE DI FLESSIONE E COMPRESSIONE

F

353

438

0123456789

1 2 3 4 5

Profondità [cm]

n° c

olpi

b

h

F

14° piano

527

13-O15-O 16-O 17 O

14° piano

19-O 20-O

11-O

23456789

101112

n° c

olpi

l b

0

10° piano

12° piano

3334

525

4004

10° piano

9-O 10-O

11-O12-O

12° piano14-O

16 O 17-O

18-O 012

1 2 3 4 5 6 7 8

Profondità [cm]

12-O

1112

6° piano

8° piano

570

504

6° piano

5-O 6-O

8° piano

7-O 8-O

0123456789

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Profondità [cm]

n° c

olpi

h

F

544

1-O3 O

13-O

456789

101112

n° c

olpi

ab

linea di terra

1° piano

X0

Z 221

222

301

Prospetto ovest

1-O2-O

3-O4-O

linea di terra

1° piano

X0

Z

0123

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Profondità [cm]

MURATURE: Indagini diagnosticheMURATURE: Indagini diagnosticheIndagini di LABORATORIO

PROVE DI COMPRESSIONE SU PORZIONI DIMURATURA PRELEVATE IN CANTIERE

Per la verifica della resistenza a compressionepdelle murature esistenti.

Questa prova è in generale SCONSIGLIATA a causa:‐ della distruttività della prova;‐ della difficoltà di prelievo, conservazione etrasporto del campione;‐ della poca rappresentatività delle realicondizioni di confinamento e di vincolo dellamuratura reale.

RILIEVO

LEGNO: Indagini diagnosticheLEGNO: Indagini diagnosticheRILIEVO- Rilievo orientato secondo lo stato di sollecitazione: sezioni di mezzeria e SEMPRE analisi appoggi)! CompitoSEMPRE analisi appoggi)! Compito dello strutturista!

- Analisi dei carichi

Tratto da: Ezio Giuriani “Trattato sul recupero degli edifici esistenti” (titolo Provvisorio). In corso di pubblicazione.

LEGNO: Indagini diagnosticheLEGNO: Indagini diagnostichePROVE PENETROMETRICHE /PROVE PENETROMETRICHE / PROVE DI INFISSIONE

valutare la resistenza del legno (curve di correlazione E,fc – N colpi)

l’estensione e la profondità dell’eventuale degrado.

MC

LEGNO: Indagini diagnosticheLEGNO: Indagini diagnostichePROVE PENETROMETRICHEPROVE PENETROMETRICHE

- Core drilling: prova distruttiva e- Core drilling: prova distruttiva e valida solo per misure locali. Può essere impiegata per correlare le misure delle prove penetrometriche

Attenzione agli appoggi eseguire anche vicino a zone dove la muratura presenta umidità

misure delle prove penetrometriche

LEGNO: Indagini diagnosticheLEGNO: Indagini diagnostichePROVE RESISTOGRAFICHE / PROVE DI PERFORAZIONEPROVE RESISTOGRAFICHE / PROVE DI PERFORAZIONE

Individuazione le variazioni di densità del legno lungo un percorso preso in esame;valutazione delle dimensioni della sezione.

ResistographResistograph

LEGNO: Indagini diagnosticheLEGNO: Indagini diagnostichePROVE PENETROMETRICHE COMBINATE A PROVE RESISTOGRAFICHE

n° colpi Livello didegrado

< 2 DEGRADATO

2<n°c< 8 LOCALMENTEDEGRADATO

PALAZZO DELLA LOGGIAProve di infissione sulla trave perimetrale (10 e 12 marzo 2010)

PROVE PENETROMETRICHE COMBINATE A PROVE RESISTOGRAFICHE

19053019051097415325320270200270290240160110 4350

2 n c 8 DEGRADATO

> 8 BUONO

ZONA NON ISPEZIONABILE

50

260 123

Sezione 23

70 Orizzontale

20

30

40

50

60

Am

plitu

de [%

]

Verticale

274

160100230140780240100390430280350280350

0

10

20

0 50 100 150 200 250 300 350

Drilling depth [mm]

Pianta del sottotetto con evidenziato lo stato di degrdo

- Stato di sollecitazione (se le catene

CATENE: Indagini diagnosticheCATENE: Indagini diagnosticheStato di sollecitazione (se le catene

metalliche son soggette a sforzi <1000Kg/cm2 allora nessun problema, se l’ancoraggio è verificato)- Resistenza- Verifica Ancoraggi- ATTENZIONE alle CATENE LIGNEE

CATENE: Indagini diagnosticheCATENE: Indagini diagnostichePROVA DINAMICA

determinare la frequenza propria della vibrazione della catena dalla quale è

possibile ricavare l’azione assiale N. 2 24N f L Aρ=

dove:f = la frequenza misurata con accelerometro;L = la lunghezza della catena;A = l’area della sezione;

sγρ = la massa specifica, con s

gγρ =

CATENE: Indagini diagnosticheCATENE: Indagini diagnostiche

PROVA STATICADeterminare la tensione nella catena.

950100 100

4FLNη

= FSez.

950100 100

dove:F = forza orizzontale applicata;L = la lunghezza della catena;

6

3

η300

η = lo spostamento misurato.

Catena n°1 catena f [Hz] Nv [kg] Ns [kg]

60

80

120

100

F [kg]Catena n 1

1234

catena f [Hz] Nv [kg] Ns [kg]4.04.33.74.0

8320961471188320

8550950071257837

0

20

40

60 45678

4.03.94.14.64.1

832079098741110038741

783783109970123508736

0 5 10 15 20 25 30η [mm]


PROVA DI IMPRONTA PROFONDA

determinare la resistenza allo snervamento fy delle catene metalliche.

b = vite di caricod = due bielled = due bielle incernierate

c = flessimetro

STRUMENTO UTILIZZATO

a = punta conica millesimale


Vantaggi:- prova semplice e poco onerosa.

Svantaggi:

- i risultati sono molto dispersi (si ottiene solo una indicazione sulle resistenze)

è necessario adottare margini di sicurezza alti.

- Il cuore delle catene esistenti è più tenero della superficie può essere opportuno prescrivere la prova di impronta profonda con rimozione “corteccia”

PROVA DI PIEGATURACATENE: Indagini diagnosticheCATENE: Indagini diagnostiche

determinare la resistenza allo snervamento fy delle catene metalliche.

dove:- N viene ricavata dalle prove statiche o dinamiche;- Mel viene ricavato dalla prova di piegatura;- b è la larghezza della catena;

2 / 6el

yMNf

bt bt= +

F/2F/2

F

- t è lo spessore della catena.

F/2 F/2FpFel

F

y

xpxel

Na

Fel

y

t xp

N My

br2elr

Limite elastico Plasticizzazione

…prove per la verifica di fattibilità / efficacia degli interventi di consolidamento (prossimo incontro)

NTC 2008NTC 2008

NTC 2008NTC 2008

ag SL : corrisponde ad una probabilità P(VR) di superamento nel periodo di riferimento VR

( )

Azioni sismiche:

(VR = VN CU)

BENI MONUMENTALI O TUTELATI“categorie di rilevanza” (limitata, media, elevata)g ( , , )“categorie d’uso” (saltuario o non utilizzato, frequente, molto frequente).

SLU: aSLU, BM=ag,___% aSLU, BM=ag,10% γI

SLE: aSLE BM=ag % aSLE BM=ag 50% γISLE, BM g,___% SLE, BM g,50% γI

Edifici in muratura soggetti a carichi verticaliEdifici in muratura soggetti a carichi verticali

Edifici in muratura in zona sismicaEdifici in muratura in zona sismica

La resistenza dei muri a forze agenti nel piano del muro è molto maggiore rispetto aquella rispetto a forze agenti ortogonalmente al piano, e quindi è maggiore la loroefficacia come elementi di controventamentoefficacia come elementi di controventamento.

S tt i t t i id l iSetto resistente e rigido nel piano

Maschio murario non resistente e non rigido fuori piano

(da Touliatos)

non rigido fuori piano

Edifici in muratura in zona sismicaEdifici in muratura in zona sismical’edificio è modellato come una serie di elementi “indipendenti” opportunamentel edificio è modellato come una serie di elementi indipendenti opportunamente assemblati:‐muri con funzione portante e/o di controventamento‐ solai sufficientemente rigidi e resistenti per ripartire le azioni tra i muri (diaframma)g p p ( f )

MECCANISMI NEL PIANO (II Modo)

MECCANISMI FUORI PIANO (I Modo)

(da Touliatos)

Edifici in muratura in zona sismicaEdifici in muratura in zona sismica

MECCANISMI FUORI PIANO

Vulnerabilità degli edifici Meccanismi locali fuori piano.Mitigazione del rischio sismico:

prevenire o ritardare i meccanismi fuori pianoprevenire o ritardare i meccanismi fuori piano

Disorganizzazionetotaletotale

della scatola

NTC 2008NTC 2008

ANALISI SISMICA GLOBALE

ANALISI SISMICA LOCALEANALISI SISMICA LOCALE

EDIFICI IN AGGREGATO

NTC 2008NTC 2008EDIFICI IN AGGREGATO

COMPLESSO ARCHITETTONICO

UNITA’ STRUTTURALE

EDIFICI IN AGGREGATO

NTC 2008NTC 2008EDIFICI IN AGGREGATO

RIDISTRIBUZIONE tra pareti SOLO SE solai rigidi

viceversa, distribuzione lungo i hi i di tmaschi murari di uno stesso

allineamento

Analisi sismica globaleAnalisi sismica globaleANALISI SISMICA GLOBALE

• L’analisi della risposta globale di un edificio ha significato quando sono impediti i

ANALISI SISMICA GLOBALE

p g g q pmeccanismi di collasso locali fuori dal piano (presenza di catene, cordoli…).

• In questo caso, la risposta dell’edificio è governata dalla resistenza nel piano delle paretipareti.

• In edifici inseriti in un aggregato, il significato dell’analisi è convenzionale, a causadell’interazione con gli edifici adiacenti.

• Quando la costruzione non manifesta un chiaro comportamento d’insieme, ma piuttosto tende a reagire al sisma come un insieme di sottosistemi (meccanismi locali), la verifica su un modello globale non ha rispondenza rispetto al suo effettivo comportamento sismico. In tali casi la verifica globale può essere effettuata attraverso un insieme esaustivo di verifiche locali.

• ANALISI LINEARE STATICA• ANALISI DINAMICA MODALE• ANALISI NON LINEARE STATICA PUSHOVERANALISI DINAMICA NON LINEARE• ANALISI DINAMICA NON LINEARE

Metodi di analisiMetodi di analisi

RD>SD

Tecniche di modellazioneTecniche di modellazione

Micro

COMPORTAMENTOMECCANICO

NON-LINEARE

PROPAGAZIONEDELLA

FESSURAZIONE

TECNICHE DI MODELLAZIONE

Micromodellazione

Micro-modellazione dettagliatablocchi e giunti rappresentati da elementicontinui mentre interfacce blocchi-giunti daelementi discontinui.

Modello bidimensionale diinterface cap model

Tension cut-offper i meccanismi di rottura a trazione;

attrito alla Coulombper i meccanismi di rottura a taglio escorrimento;

Discrete crack method

con l'introduzione di interfacce la fessurazione èconsiderata in modo esplicito; si considera uncomportamento elastico lineare in tutta la struttura adeccezione della punta della fessura ("zona diprocesso"), dove si sviluppa una singolarità nellostato di sforzo, il comportamento è non-lineare e sidissipa energia per proseguire alla rotturaModellazione

Micro-modellazione semplificatablocchi rappresentati da elementi continuielastici mentre il comportamento dei letti dimalta e dell'interfasccia blocco-malta èconcentrato in elementi discontinui.

elliptical cap modelper la rottura a compressione.

dissipa energia per proseguire alla rottura.Modellazionead elementi

finiti

MURATURA

materiale composito: realizzato con blocchidi laterizio o di pietra legati tra loro da giuntidi lt

Macromodellazione

sistema murario rappresentato conelementi continui ed omogenei;

Modelli costitutivi nei quali siconsiderano criteri combinati diplasticizzazione.

LEGAMI COSTITUTIVIISOTROPI:- Criterio di Mohr-Coulomb;

le discontinuità locali (le fessurazioni) sono spalmatesu una certa area di pertinenza.

Multi directional fixed crack modelsi ipotizza la nascita di fessurazioni con

Smeared crack approach

di malta;materiale anisotropo con direzioni discorrimento preferenziali: i giunti di maltasono piani di debolezza;materiale con comportamento quasi fragile,con buona resistenza a compressione escarsa resistenza a trazione

Tecniche diomogeneizzazione (es. Pande)

permettono di stabilire sforzi edeformazioni medie a partire dallecaratteristiche meccaniche degli elementicostituenti la muratura

- Criterio di Drucker-Pruger.

LEGAMI COSTITUTIVIANISOTROPI:

- combinazione del Criterio di Hill per la compressione e del Criterio di Rankine per la trazione.

si ipotizza la nascita di fessurazioni conpiani perpendicolari alle trazioni principalinei punti in cui viene raggiunto il limitemassimo di snervamento. In questi punti lefessurazioni rimangono bloccate e siallargano seguendo una legge di softeningmultilineare;

Rotating crack model

Modellazionea

METODO POR(Tomazevic, Dolce)

MODELLO PEFV(D'Asdia e Viskovic)

MODELLO NON REAGENTE A TRAZIONE(Braga, Liberatore e Spera) Vedere Appendice

macroelementi(Braga, Liberatore e Spera)

METODO TREMURI A TELAIO EQUIVALENTE(Lagomarsino, Penna e Galasco)

METODO SAM A TELAIO EQUIVALENTE(Magenes e Della Fontana)

Tecniche di modellazioneTecniche di modellazionel l lTelaio equivalente a macroelementi

Analisi dei meccanismi localiAnalisi dei meccanismi localiANALISI LIMITE PER MECCANISMI LOCALI• approccio statico/cinemativo• Si considerano cinematismi tra blocchi rigidi

d d b d f l d d b• Si considera una distribuzione di forze proporzionali ai pesi o ad una distribuzione variabile con l’altezza, scalata secondo un moltiplicatore (λ).•Si cerca di valutare il valore minimo moltiplicatore (λ) che attivi un meccanismo di llcollasso.

ABACHI GNDTMeccanismi Locali nel pianoMeccanismi Locali nel piano e fuori dal piano‐ Edifici in aggregatoChiese‐ Chiese

‐ Edifici isolati

Verifica di vulnerabilità per meccanismi localiVerifica di vulnerabilità per meccanismi localiANALISI DEI MECCANISMI LOCALI DI COLLASSO

Analisi limite dell’equilibrio secondo l’approccio cinematico che si basa sulla sceltaAnalisi limite dell equilibrio, secondo l approccio cinematico, che si basa sulla scelta del meccanismo di collasso e la valutazione dell’azione orizzontale che attiva tale cinematismo.

Il metodo consiste nel:• individuare parti di muratura a comportamento monolitico;• individuare i cinematismi possibili;d dua e c e at s poss b ;• il moltiplicatore dei carichi orizzontali che porta ad una perdita di equilibrio del sistema (innesco del cinematismo) è il moltiplicatore di collasso;• confrontare tale valore con l’accelerazione di riferimento• confrontare tale valore con l accelerazione di riferimento.

NB: l’analisi assume significato se è garantita una certa monoliticità della paretemuraria, tale da impedire collassi puntuali per disgregazione della muratura., p p p g g

Operativamente il problema è quello di individuare tutti i meccanismi di collasso possibili, ovvero quelli a cui corrispondono i valori più piccoli dei moltiplicatori di collasso.

L’analisi limite valuta la condizione di equilibrio di una struttura labile, costituita

Verifica di vulnerabilità per meccanismi localiVerifica di vulnerabilità per meccanismi localia a s te a u a a co d o e d equ b o d u a s u u a ab e, cos u a

dall’assemblaggio di porzioni murarie rigide.

Si ipotizza:Si ipotizza:‐ limitata deformabilità (ipotesi accettabile per le murature)‐ resistenza nulla a trazione della muratura (a favore di sicurezza)assenza di scorrimento tra i blocchi;‐assenza di scorrimento tra i blocchi;‐ resistenza a compressione infinita della muratura (cerniere puntuali. L’ipotesi è a sfavore di sicurezza).

Per una simulazione più realistica del comportamento, è opportuno considerare,in forma approssimata:) li i ti t i bl hi id d l d ll’ tt ita) gli scorrimenti tra i blocchi, considerando la presenza dell’attrito;b) le connessioni, anche di resistenza limitata, tra le pareti murarie;c) la limitata resistenza a compressione della muratura, considerando le cerniere

adeguatamente arretrate rispetto allo spigolo della sezione;

Verifica di vulnerabilità per meccanismi localiVerifica di vulnerabilità per meccanismi localiMECCANISMI FUORI PIANO (DI I MODO) MECCANISMI NEL PIANO (DI II MODO)MECCANISMI FUORI PIANO (DI I MODO)

_ Ribaltamento al piede della parete

MECCANISMI NEL PIANO (DI II MODO)

_ Fessurazione del piano di massima resistenza

WλW

_ Flessione fuori piano delle pareti

W λW

Fessure a croce di S t’A d ( t li )Sant’Andrea (per taglio)

Verifica di vulnerabilità per meccanismi localiVerifica di vulnerabilità per meccanismi localiCOEFFICIENTE DI VULNERABILITÀ SISMICACOEFFICIENTE DI VULNERABILITÀ SISMICA

1 Murature non ammorsate

Ipotesi iniziali:

1 _ Murature non ammorsate

2 _ Copertura non in grado di trattenere la parete sede del cedimento

3 _ Diatoni di collegamento presenti

4 Assenza di solai intermedi_

5 _ Centro di rotazione coincidente con il punto più esterno RR

4

Verifica di vulnerabilità per meccanismi localiVerifica di vulnerabilità per meccanismi locali

IPOTESI: 1 2 3 4 5

CASO 1λ1

y

34

IPOTESI: x

12

HFx

W

d

1bM W W d= +

b

W λWcc11,

1,

2

2

STAB P C

RIB P C

M W W d

HM W W Hλ

= +

⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠

W λWϕpp

H1, 1,

2

STAB RIBM M okbW W d

⎝ ⎠> ⇒

+H/2

1, 1, 12

2

P C

STAB RIB

P C

W W dponendo M M HW W H

λ+

= ⇒ =+

b

2


IPOTESI: 1 2 3 4 5 y

34CASO 2

λ2>>λ1

x

12

H

2 2b bM M W b W b⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + + + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥b

W

d

W

b /22

2, 1, 2 1 2 1

2, 1, 2 2

3 223

STAB STAB C

RIB RIB C

M M W b W b

HM M W W Hλ

= + + + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦⎛ ⎞= + +⎜ ⎟⎝ ⎠

WλWc1

c1

1

WλWc2

c2

W

λW

2, ,

2, 2,

2 2

3

STAB RIBM M ok

b bb d b b

⎜ ⎟⎝ ⎠

> ⇒

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎛ ⎞

WλW1 1H

λW2

2/3H2 2

2 1 2 1

2

2 2

2 3 22

2 3

P C C

P C C

b bbW W d W b W b

H HW W H W W Hλ

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎛ ⎞+ + + + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦=⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2 2

2 1

2 3P C C

λ λ

⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

>> b b21

b /32


IPOTESI: 1 2 3 4 5 y

34CASO 2

λ2>>λ1

x

12

H

2 2b bM M W b W b⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + + + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥b

2, 1, 2 1 2 1

2, 1, 2 2

3 223

STAB STAB C

RIB RIB C

M M W b W b

HM M W W Hλ

= + + + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦⎛ ⎞= + +⎜ ⎟⎝ ⎠

, ,

2, 2,

2 2

3

STAB RIBM M ok

b bb d b b

⎜ ⎟⎝ ⎠

> ⇒

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎛ ⎞ 2 22 1 2 1

2

2 2

2 3 22

2 3

P C C

P C C

b bbW W d W b W b

H HW W H W W Hλ

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎛ ⎞+ + + + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦=⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2 2

2 1

2 3P C C

λ λ

⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

>>

CASO 3


IPOTESI: 321 4 5

CASO 3λ3<<λ1

1, 13 1 1 14 2

STABSTAB

M bM P N d= = +N1 N2

d1

( ) ( )

3, 1 1 1

3, 1, 1 2 1 2

4 2

2

STAB

RIB RIBHM M P P N N Hλ ⎛ ⎞= = + + +⎜ ⎟

⎝ ⎠

λN λN1 2

P1 P2

3, 3,

2

1STAB RIBM M ok

λ λ

⎝ ⎠> ⇒

H λP λP1 2

3 14λ λ=

b1 b2


CASO 4 34 λ4=λ1

IPOTESI: 421 3 5x

y

12

H

4.a) Presenza di solaio intermedio ordito in d ┴ l

b

Fxdirezione ┴ al sisma

by

3

4 WλWc

c

1travetti

Fx

x1

WλW

1

assito

λ λ2

λW

4 1aλ λ=

CASO 4 4


IPOTESI: 421 3 5

CASO 4

y

34

H

λ4<<λ1

4.b) Presenza di solaio intermedio ordito in direzione // al sisma

x1

2

H

y

3

4

b

Fy

W

λWc

c

2WS

λ2WS

Fy

x1

λW

WS λ2WSWS WS

Wc

2 W λWc

dS( )4 , 1,b STAB STAB S SM M W d= +

W

λW λ2WS

WS

d

H/2

H4 , 1, 22b RIB RIB SHM M Wλ ⎛ ⎞= + ⎜ ⎟

⎝ ⎠ Fy

W

b

H/2

4 1bλ λ<<

CASO 5


IPOTESI: 2 41 3 5

CASO 5

λ5>>λ1

2W NHN+

1

1 2

NHW N

N

=+

+WλW

N

5 2 11

Nb N HH W H

λ ⎡ ⎤⎛ ⎞= + +⎜ ⎟⎢ ⎥−⎝ ⎠⎣ ⎦

WλW 22

H

H2

1 1H W H⎝ ⎠⎣ ⎦WλW 11 H1

b

Meccanismi di Secondo modo

Verifica di vulnerabilità per meccanismi localiVerifica di vulnerabilità per meccanismi localiMeccanismi di Secondo modo

I meccanismi di II modo sono quelli provocati da azioni agenti nel piano delle pareti. Si instaurano in luogo di quelli di I modo o in seguito ad essi se le pareti di facciata sono efficacemente ammorsate con i muri di controvento e, nella maggior parte dei casi,

comportano coefficienti di collasso superiori a quelli del I modo.

Nb: α0=λ

SLU SLU –– verifica a pressoflessione nel piano verifica a pressoflessione nel piano

SLU SLU –– verifica a pressoflessione nel piano verifica a pressoflessione nel piano

d 0 8% HdU = 0.8% HP

SLU SLU –– verifica pressoflessione fuori dal piano verifica pressoflessione fuori dal piano

SLU SLU –– verifica a taglio nel piano verifica a taglio nel piano

SLU SLU –– verifica a taglio nel piano verifica a taglio nel piano

dU = 0.4% HP

NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI - D.M. 14 Gennaio … · ÆPer quanto riguarda le costruzioni in...

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