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PREDIMENSIONAMENTO DELL’ADEGUAMENTO/MIGLIORAMNETO SISMICO MEDIANTE

CAPPOTTO ECOSISM® DELL’EDIFICIO PILOTA SITO A ……………………………………….

In questo documento verrà effettuato il pre-dimensionamento dell’adeguamento/miglioramento sismico

mediante cappotto sismico Ecosism® da effettuarsi presso l’edificio pilota …………………………. di

………………………………………..

1. DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO

L’edificio oggetto della presente relazione si trova a ………………………………………….. in via ………………………………………. L’immobile fa parte di un complesso residenziale costituito da 10 palazzine tra loro collegate al piano terra da un sistema di percorsi pedonali. In fig. 1 e fig. 2 si riportano la vista in pianta e alcune viste prospettiche dell’edificio analizzato.

Figura 1 – Planimetria

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Figura 2 – Viste prospettiche

L’immobile è costituito da 5 piani fuori terra, destinati ad abitazioni, ed un piano interrato dove trovano collocazione gli spazi di servizio, nello specifico le cantine. L’elemento di distribuzione verticale è un vano scala contenuto in un volume esterno, condiviso con uno degli altri immobili del complesso. L’edificio ha pianta rettangolare di lato 9,38 m x 23,75 m e si sviluppa in altezza per 16,50 m. Il volume è compatto e regolare, privo di sporgenze ma con diverse rientranze che vanno a formare un sistema articolato di logge in ogni piano.

L’edificio ha una struttura portante formata da un telaio di calcestruzzo armato gettato in opera, dei solai intermedi in latero-cemento e un solaio di copertura formato da muretti e tavelloni. Gli elementi di tamponamento sono formati da un doppio elemento in laterizio con interposta un’intercapedine d’aria.

In fig. 3 – fig. 6 si riportano le piante dell’edificio.

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Figura 3- Pianta piano interrato

Figura 4- Pianta piano terra

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Figura 5 - Pianta piano primo, secondo e terzo

Figura 6 - Pianta piano quarto

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In fig. 7 – fig. 10 si riportano i prospetti dell’edificio.

Figura 7 – Prospetto sud-est

Figura 8 – Prospetto Nord-Ovest

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Figura 9 – Prospetto Sud-Ovest

Figura 10 – Prospetto Nord-Est

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2. APPLICABILITA’ DEL CAPPOTTO SISMICO ECOSISM®

Dall’analisi della conformazione strutturale dell’edificio e delle sue forometrie, l’applicazione

dell’adeguamento/miglioramento con cappotto sismico ECOSISM® può essere agevolmente fatta sul fronte

NORD/EST e SUD/OVEST dell’edificio.

Si riporta di seguito una pianta con indicata in rosso la posizione in pianta dove si intende applicare il cappotto

sismico ECOSISM® continuo da cielo a terra.

In blu invece la posizione del cappo sismico che va a realizzare dei controtelai sulla facciata.

Figura 11 - Posizione in pianta del cappotto sismico ECOSISM®

Per il collegamento a terra dei setti del cappotto sismico in corrispondenza delle bocche di lupo si ipotizza

una parziale demolizione del fondo delle stesse e la realizzazione di una nuova parete che forometrie per il

passaggio luce e aria di dimensioni inferiori rispetto a quelle esistenti.

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3. ANALISI DEI CARICHI

CARICHI PERMANENTI

In assenza di indagini specifiche, il pre-dimensionamento verrà effettuato con riferimento ad una analisi dei

carichi tipologica e conservativa per la tipologia di edificio in questione.

Solaio di piano

Solaio in latero – cemento 3.00 kN/mq

Intonaco 0.30 kN/mq

Massetti e impianti 2.00 kN/mq

Pavimento 0.70 kN/mq

Tramezzature 1.00 kN/mq

TOTALE 7.00 KN/mq

Per il tamponamento perimetrale in laterizio è stato assunto un peso pari a Gk = 5 kN/mq, comprensivo

dell’intonaco sulle entrambe le facce.

Per il cappotto è invece stato assunto un peso pari a Gk = 2.50 kN/mq considerando uno spessore medio

della parete in calcestruzzo armato pari a 10 cm.

CARICHI VARIABILI

L’edificio presenta destinazione d’uso residenziale pertanto il carico variabile è assunto pari a Qk = 2 kN/mq.

In combinazione sismica tali carichi sono ridotti dal coefficiente 0 = 0.3.

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AZIONE SISMICA

Il sito dell’edificio presenta le seguenti coordinate:

- Latitudine: ……………….

- Longitudine: ………………

Assumendo un periodo di riferimento dell’azione sismica pari a VR = 50 anni e un fattore di comportamento

pari a q = 1.5 (struttura non dissipativa) si ricava lo spettro di progetto di seguito riportato.

Figura 12 - Spettro di risposta definito in accordo con NTC18

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4. MODELLO FEM

L’edificio è stato modellato con il software ……………………….. utilizzando elementi monodimensionali per

la rappresentazione del telaio della struttura esistente, nella fattispecie:

- Elementi truss per le colonne;

- Elementi beam per le travi.

Le pareti perimetrali in calcestruzzo armato C25/30 costituenti il cappotto sismico sono modellate

sempre mediante elementi tipo beam incastrati alla base.

Figura 13 - Modello FEM dell'edificio: elementi beam rappresentativi di pareti, travi e pilastri

Ad ogni livello sono state inserite le masse di piano corrispondenti valutate in accordo con l’analisi dei carichi

riportata in sezione 3. Al fine di rappresentare il piano rigido, tali masse sono state connesse agli elementi

beam attraverso rigid link (fig. 13).

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5. DEFINIZIONE DEI PERIODI DI VIBRAZIONE DELL’EDIFICIO

L’analisi frequenziale svolta dell’edificio ha definito i seguenti periodi di vibrazione dello stesso:

- Direzione x: 0.59 s

- Direzione y: 0.39 s

Si riportano le partecipazioni di massa per le prime 4 forme modali.

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6. ANALISI SPETTRALE

Si procede di seguito al calcolo delle masse di piano.

Il peso proprio dell’edificio esistente è pari a:

- peso sismico impalcato → 7 + 0.3 x 2 = 7.6 kN/mq

- peso tamponamento esterno → 5 kN/mq

Nella seguente tabella sono riepilogate le masse considerate nella modellazione:

Le masse di piano sono pertanto pari a:

- primo impalcato 340.36 t

- secondo impalcato 340.36 t

- terzo impalcato 340.36 t

- quarto impalcato 340.36 t

- quinto impalcato 218.35 t

Si procede di seguito al calcolo delle forze sismiche equivalenti, secondo il capitolo §7.3.3.2 della normativa

vigente. Il periodo di vibrazione dell’edificio risulta pari a T1 = 0.59 sec (periodo ricadente sul plateau dello

spettro). Si determina un’ordinata spettrale pari ad Sd (T1) = 0.437 g.

Fh (100%) = Sd (T1) W /g = 0.437 x 16023.8 x 0.85 = 5952.04 kN.

Il calcolo delle forze sismiche ai piani, i tagli e i momenti di piano sono di seguito riportati:

Forze di piano [kN] Taglio di piano [kN] Momenti di piano [kNm]

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7. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI

Si riporta l’inviluppo delle sollecitazioni per le 32 combinazioni sismiche (ADEGUAMENTO) per le pareti

continue:

Momento flettente [kNm]

Taglio [kN]

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Si riporta l’inviluppo delle sollecitazioni per le 32 combinazioni sismiche (ADEGUAMENTO) per i controtelai:

Momento flettente [kNm]

Taglio [kN]

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8. PREDIMENSIONAMENTO DELLE PARETI

Si riporta di seguito l’identificazione in pianta delle pareti:

ADEGUAMENTO SISMICO:

Si riporta di seguito il predimensionamento delle pareti con L=5.46 m :

- il predimensionamento delle pareti con L=2.73 m:

- il predimensionamento delle pareti con L=3.90 m:

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN]

PT 22311 2350 20 f 28/10 f 18/15 23754 2610

P1 19307 2401 20 f 26/10 f 18/15 21068 2610

P2 12163 2012 15 f 24/10 f 16/15 18585 2062

P3 6159 1430 12 f 20/20 f 14/15 8149 1664

P4 1870 613 8 f 14/20 f 10/15 3560 805

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN]

PT 4261 607 20 f 24/10 f 14/15 4994 789

P1 2453 340 20 f 24/20 f 12/15 2955 580

P2 1454 270 15 f 20/20 f 10/15 2170 403

P3 666 199 12 f 16/20 f 8/15 1520 258

P4 123 410 8 f 14/20 f 8/15 1247 258

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN]

PT 18707 1979 20 2f 30/10 f 20/15 22658 1981

P1 12823 1818 20 f 30/10 f 18/15 12948 1864

P2 7469 1423 15 f 26/10 f 16/15 9760 1473

P3 3312 929 12 f 24/20 f 14/15 5121 1128

P4 739 242 8 f 14/20 f 10/15 2361 575

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- il predimensionamento delle pareti con L=1.95 m:

MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60%:

Si riporta di seguito il predimensionamento delle pareti con L=5.46 m :

- il predimensionamento delle pareti con L=2.73 m:

- il predimensionamento delle pareti con L=3.90 m:

- il predimensionamento delle pareti con L=1.95 m:

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN]

PT 3270 512 20 2f 24/10 f 14/15 3767 564

P1 1749 255 15 f 24/10 f 12/15 2124 414

P2 1010 208 10 f 24/20 f 10/15 1269 288

P3 420 151 8 f 16/20 f 8/15 755 184

P4 128 42 8 f 14/20 f 8/15 566 184

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz

PT 13386.6 1410 15 f 22/10 f 16/15

P1 11584.2 1440.6 15 f 20/10 f 16/15

P2 7297.8 1207.2 12 f 20/10 f 14/15

P3 3695.4 858 10 f 16/20 f 12/15

P4 1122 367.8 8 f 12/20 f 10/15

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz

PT 2556.6 364.2 15 f 20/10 f 12/15

P1 1471.8 204 15 f 20/20 f 10/15

P2 872.4 162 12 f 16/20 f 10/15

P3 399.6 119.4 10 f 14/20 f 8/15

P4 73.8 246 8 f 12/20 f 8/15

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz

PT 11224.2 1187.4 15 2f 24/10 f 16/15

P1 7693.8 1090.8 15 f 24/10 f 14/15

P2 4481.4 853.8 12 f 20/10 f 14/15

P3 1987.2 557.4 10 f 20/20 f 12/15

P4 443.4 145.2 8 f 12/20 f 10/15

PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz

PT 1962 307.2 15 2f 20/10 f 12/15

P1 1049.4 153 15 f 20/10 f 10/15

P2 606 124.8 12 f 20/20 f 10/15

P3 252 90.6 10 f 14/20 f 8/15

P4 76.8 25.2 8 f 10/20 f 8/15

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9. PREDIMENSIONAMENTO DDEI CONTROTELAI DI FACCIATA

I controtelai in facciata presentano pilastri continui da cielo a terra di sezione pari a 50cm x 20 cm con

incidenza di armatura pari a 120 kg/mc e travi di altezza pari a 110cm e spessore pari a 10 cm con incidenza

di armatura pari a 120 kg/mc.

10. PREDIMENSIONAMENTO FONDAZIONI PROFONDE

Concentrando le sollecitazioni sulle pareti esterne del cappotto sismico si verifica di seguito l’eventuale

necessità di introdurre dei pali di fondazione per contrastare le trazioni.

Assumendo una resistenza a metro lineare pari a 20 kN/m relativa alla portata per attrito laterale, e

ipotizzando di utilizzare micropali diametro reso 22cm di lunghezza pari a 20 m, si determina per un singolo

palo una portata pari a 400 kN a trazione.

Adeguamento sismico

Si ricavano dai momenti agenti i massimi sforzi di trazione:

Sommando gli sforzi di trazione si ha: (10432 kN x 2) /400 kN = 52 pali da 20 m.

Miglioramento sismico al 60%

Sommando gli sforzi di trazione si ha: (5591.4 kN x 2) /400 kN = 28 pali da 20 m.

11. PREDIMENSIONAMENTO DEI CONNETTORI A LIVELLO DI PIANO

I connettori vengono pre-dimensionati con riferimento alle forze massime agenti nelle due direzioni

(determinate dalla massima differenza tra i tagli di piano)

F = 120 kN/m

L [m] M [kNm] F [kN] R [kN] (F - R) [kN]

5.46 22311.00 4086.26 648.38 3437.89

2.76 4261.00 1543.84 327.75 1216.09

3.90 18707.00 4796.67 463.13 4333.54

1.95 3270.00 1676.92 231.56 1445.36

10432.88

L [m] M [kNm] F [kN] R [kN] (F - R) [kN]

5.46 13386.60 2451.76 648.38 1803.38

2.76 2556.60 926.30 327.75 598.55

3.90 11224.20 2878.00 463.13 2414.88

1.95 1962.00 1006.15 231.56 774.59

5591.40

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Ipotizzando di installare connessioni con passo pari a 30cm. Il carico a taglio di progetto del singolo

connettore viene determinato come:

VEd = FY/nc = 120/3.3 = 36.36 kN < 36.8 kN (resistenza a taglio da catalogo)

Si utilizzano inghisaggi con resina epossidica e barre in acciaio classe 8.8 adatte per applicazioni sismiche.

Considerata la classe di importanza dell’edificio (classe II) e le caratteristiche dello spettro sismico di progetto,

la scelta del tipo di ancorante avviene con riferimento a prestazioni sismiche relative alla categoria C2,

secondo ETAG 001 – 2013: Allegato E.

Di seguito si riportano i valori di resistenza forniti dal produttore per le connessioni adottate.

Figura 19 – Resistenze caratteristiche e di progetto per carichi sismici – Hilti HIT RE 500 V3

ADEGUAMENTO SISMICO

Ad un singolo livello dell’edificio la connessione cordoli-cappotto avviene mediante 3.3 x (5.46 x 2 + 2.76 x 2

+ 3.9 x 2 + 1.95) = 88 connettori.

I connettori per i controtelai sono posizionati a passo 30 cm. Pertanto ad ogni singolo livello si hanno:

36.6m / 0.3m = 122 connettori

MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60%

Ad un singolo livello dell’edificio la connessione cordoli-cappotto avviene mediante

0.6 x (88+122) = 126 connettori.

12. PREDIMENSIONAMENTO DEI CONNETTORI A LIVELLO DELLA FONDAZIONE

Si prevede un cordolo di fondazione realizzato attorno all’edificio in adiacenza alle pareti perimetrali, che

costituirà il piano d’imposta delle pareti del cappotto sismico. Il cordolo di fondazione risulta largo 60cm e

alto 80cm. In corrispondenza degli spigoli del fabbricato esso risulta vincolato ai micropali di fondazione.

I connettori vengono pre-dimensionati con riferimento alle forze sismiche totali agenti nelle due direzioni:

F = 400 kN/m

Ipotizzando di installare 4 connessioni con passo pari a 30cm, si ottiene una distribuzione caratterizzata da

un numero di connettori al metro pari a nc = 3.33. Il carico a taglio di progetto del singolo connettore viene

determinato come: DIRIT

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VEd = FY/nc = 400/ 4 /3.33 = 30.03 kN < 36.8 kN (resistenza a taglio da catalogo).

Si utilizzano inghisaggi con resina epossidica e barre in acciaio classe 8.8 adatte per applicazioni sismiche.

Considerata la classe di importanza dell’edificio (classe II) e le caratteristiche dello spettro sismico di progetto,

la scelta del tipo di ancorante avviene con riferimento a prestazioni sismiche relative alla categoria C2,

secondo ETAG 001 – 2013: Allegato E.

ADEGUAMENTO SISMICO

In fondazione la connessione cordolo-cappotto avviene mediante

4 x 3.3 x (5.46 x 2 + 2.76 x 2 + 3.9 x 2 + 1.95) = 352 connettori.

I connettori in fondazione per i controtelai sono posizionati a passo nel numero di 4 con passo 30 cm.

Pertanto ad ogni singolo livello si hanno:

36.6m / 0.3m x 4 = 488 connettori

MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60%

In fondazione la connessione cordolo-cappotto avviene mediante

0.6 x (352+488) = 504 connettori.

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