Tecniche per il miglioramento sismico delle costruzioni · PDF fileProf. Marco Savoia,...
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Prof. Marco Savoia, Direttore CIRI Edilizia e Costruzioni, Università
di Bologna
Tecniche per il miglioramento sismico delle costruzioni
Sicurezza dei fabbricati esistenti
VULNERABILITA’
SISMICA DEL COSTRUITO E STRATEGIE DI ADEGUAMENTO
•
MIGLIORAMENTO VS ADEGUAMENTO•
Valutazione delle capacità
strutturali (materiali, organizzazione
strutturale,etc.)•
Strategie di miglioramento e di adeguamento strutturale dell’edilizia privata e pubblica
•
Interventi sulle parti non strutturali dell’edificio.
Sicurezza dei fabbricati esistenti
Potenziali carenze strutturali (materiali, organizzazione strutturale,etc.)
GUIDA ALLA COMPILAZIONE DELLE SCHEDE DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA’
MURARIA
FD
-
FORMA E DIMENSIONI DELLE PIETRE
REGOLARI GRANDI
Blocchi di pietra perfettamente
squadrata di form
a parallelepipeda, di grandi dimensioni:
l = 30
50 cms = 15
25 cmh = 10
20 cm
PARZIALMENTE REGOLARI –
MEDIO PICCOLE
Blocchi di pietra sbozzata di
forma tendenzia
lmente parallelepipeda, di medie e piccole dimensioni:
l = 15
25 cms = 5
15 cmh = 5
15 cm
REGOLARI -
MEDIE
Blocchi di pietra squadrata di
forma parallelepipeda, di medie dimensioni:
l = 20
35 cms = 10
15 cmh = 8
15 cm
IRREGOLARI –
MEDIO PICCOLE
Blocchi di pietra di forma
irregolare e diverse tra di loro, di medie e piccole dimensioni:
l = 15
25 cms = 5
15 cmh = 5
15 cm
IRREGOLARI –
PICCOLE
Blocchi e scaglie di pietra, di forme irregolari, di dimensioni minute.
Le tipologie murarie possono essere molto differenziate !
Importante conoscerle per intervenire correttamente
EMILIA 2012
Mirandola 2012
EMILIA 2012
Cavezzo 2012
Mirandola 2012
Complesso “I Silos”
a Trieste (250m x 27m x 2)
Conversione del Complesso a Shopping Centre Polifunzionale
Company: UNIECO s.p.a.Progettisti strutturali: BMS ProgettiProve strutture e materiali: Università
di Bologna
Consulting: MS
2 corpi di fabbrica di dimensioni 250m x 27m
Profili imbullonati ai profili sugliarchi e inghisati alla muraturacon barre e resina
Pilastro in muratura dainiettare o incamiciare
Collegamento passante2Ø30 saldati
Profili IPE 180 Profili HEB 350
Realizzazione di cordoloperimetrale 60x40 in c.l.s. armatoe collegato alla muratura conØ16/50" L=50 cm. Arco da consolidare
con iniezioni e cuciturearmate
Profilo IPE 300 correnteper tutta la lunghezza
Profili collegati Ø100" con barreportanti la muratura
Zona da consolidare con iniezionidella muratura per almeno unmetro e collegamenti Ø16/50"L=50 cm. con resina
Arco da consolidarecon iniezioni e cuciturearmate
DUE NUOVI SOLAI E COPERTURA IN ACCIAIO, COLLEGATI ALLE MURATURE DEL PIANO SUPERIORE
1. CONSOLIDAMENTO DEGLI ARCHI, DELLE VOLTE E DELLE PARETI
1. ALCUNI SISTEMI DI CONTROVENTAMENTO PER LE AZIONI ORIZZONTALI
CURVA DI CAPACITA' SISTEMA "EQUIVALENTE" (SDOF)
d*ult
Fy*
F*ult
d*y0
100
200
300
400
500
600
0 20 40 60 80 100 120
d* (mm)
F* (K
N)
Non sono utilizzabili le Tabelle di normativa e letteratura
1.
Valutazione della resistenza a compressione delle murature (in particolare per le verifiche sismiche)
2.
Valutazione dell’efficacia delle iniezioni di consolidamento
3.
Prove di carico (archi, fondazioni)
Obiettivi delle indagini sui materiali:
1.
Prove di compressione in situ
2.
Prove di compressione in laboratorio
3.
Prove non distruttive
Tecniche utilizzate:
Prove di compressione in Laboratorio (resist = 3.8 -
4 MPa)
Prove di compressione in Laboratorio (resist=3.8 -
4 MPa)
0
1
2
3
4
5
6
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Deformazione [%]
Tens
ione
[M
Pa]
Muretto 1Muretto 2Muretto 3Muretto 4Muretto 5Muretto 6
1
4
6
3
5
2
Pannello fcb E Note MPa MPa
1 2.68 273 Originale, in-situ
2 4.04 320 Originale
3 3.73 488 Originale
4 2.57 255 Originale
5 5.08 262 Ricostruito
6 4.63 449 Ricostruito
5
4
Prove comparative con trasmissione di onde meccaniche per trasparenza
Capacità
di riempimento vuoti iniezioni -
Prove di carico statiche sugli archi
Portanza delle fondazioni
Prove sulle fondazioni
ESTERNO
LV1
Canna fumaria
Rilievo Termografico Edificio affrescato del XVII° sec. ( Atrio Palazzo Gazzoli- Terni)
Immagine nel visibile
Immagine termica
La termografia dell’edificio ha permesso l’individuazione di una
canna fumaria
QUALITA’
DEI MATERIALI –
Esempi di indagini non distruttive su strutture in c.a. anni ’60 –
‘70
CAROTAGGI + INDAGINI SCLEROMETRICHE
Altezza Diametro Sezione P fc n mm mm
h/d mm2 kN MPa
Contrassegno Note
1 45.7 45.0 1.02 1590.43 35.6 22.4 Pint 12(10) 1 (1)
2 45.3 45.0 1.01 1590.08 20.8 13.1 Pint 12(10) 2 ==
3 44.3 44.9 0.99 1585.13 31.6 19.9 Pint 12(10) 3 ==
4 44.8 45.1 0.99 1593.97 34.6 21.7 Pint 12(10) 4 (2)
5 42.1 45.0 0.94 1590.43 10.2 6.4 Pint 7(12) A 1 (3)
6 45.5 44.8 1.02 1575.45 16.5 10.5 Pint 7(12) B 1 (4)
7 45.6 44.8 1.02 1572.81 6.9 4.4 Pint 11(14) 1 ==
8 45.4 45.1 1.01 1593.97 62.8 39.4 PT 8(10) 1 (5)
9 45.4 45.0 1.01 1592.20 55.5 34.9 PT 8(10) 2 ==
10 45.3 45.0 1.01 1590.43 53.4 33.6 PT 8(10) 3 ==
11 45.4 45.0 1.01 1590.43 24.0 15.1 PT 8(14) 1 ==
12 44.9 45.0 1.00 1591.31 15.0 9.4 PT 8(14) 2 (6)
13 45.0 45.0 1.00 1591.31 14.7 9.2 PT 8(14) 3 (7)
14 44.8 45.0 1.00 1591.31 17.4 10.9 PT 8(14) 4 (8)
15 45.4 45.1 1.01 1594.85 28.0 17.6 PT 11"(10) 1 ==
16 45.0 45.0 1.00 1591.31 17.3 10.8 PT 11"(10) 2 (9)
17 44.4 45.0 0.99 1591.31 22.9 14.4 PT 11"(10) 3 (10)
18 45.5 45.0 1.01 1593.08 28.7 18.0 PT 11"(10) 4 (11)
ESEMPIO di rapporto di prova su compressione di carote
PROVA DISTRUTTIVA SU PORZIONE DI PILASTRO
FINO A CHE PUNTO è
EFFICACE IL MIGLIORAMENTO SISMICO?
Anche i capannoni sono costruzioni che devono avere un adeguato livello di sicurezza…
Rinforzo locale è una tipologia di
miglioramento sismico
Sicurezza dei fabbricati esistenti
Strategie tradizionali ed innovative di miglioramento e di adeguamento strutturale
dell’edilizia privata e pubblica
STRATEGIE DI INTERVENTO DI ADEGUAMENTO/MIGLIORAMENTO SISMICO
DUTTILITA’
RES
ISTE
NZA
1. Tecniche di intervento globale
• Inserimento di controventi metallici
• Inserimento di pareti sismoresistenti
• OBIETTIVO: AUMENTARE LA RESISTENZA DELL’EDIFICIO
2. Tecniche di intervento locale• Confinamento con FRP• Incremento di sezione ed armature
• Confinamento con profilati metallici
•
OBIETTIVO: AUMENTARE LA RESISTENZA/DUTTILITA’
DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI
• OBIETTIVO: RIDURRE L’AZIONE SISMICA SULL’EDIFICIO
3. Tecniche di riduzione dell’azione:
• Isolamento alla base •
Dissipazione supplementare dell’energia
Tecniche di intervento locale (tradizionali)
CONCRETE JACKETING
Push Over (SL-DS)
0
100
200
300
400
500
600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Roof displacement (cm)
Bas
e sh
ear (
kN) Original state
Concrete jacketing
Tecniche di intervento locale (tradizionali)
Tecniche di intervento locale (mat.compositi)
Interventi di adeguamento sismico mediante isolamento
NON ISOLATO ISOLATO
ISOLATORI ELASTOMERICI
Gli isolatori elastomerici realizzano la dissipazione di energia
a spese di grandi deformazioni plastiche, mediante ampi cicli di isteresi. Sono costituiti da strati di materiale elastomerico alternati a piastre di acciaio connessi tra loro mediante processo di vulcanizzazione.
PRIMI ESEMPI BASE ISOLATION SYSTEMSHIGH-DAMPING RUBBER BEARINGS
STRUTTURA TRADIZIONALE
STRUTTURA ISOLATA ALLA BASE
SISTEMI A DISSIPAZIONE DI ENERGIA
Dispositivi visco-solidi (visco-elastici) Dispositivi visco-fluidi (puramente viscosi)
DISPOSITIVI DI SMORZAMENTODISPOSITIVI ATTIVATI DALLA VELOCITA’
OBIETTIVO:Aumentare significativamente lo smorzamento strutturale senza modificare la rigidezza
DISPOSITIVI DI SMORZAMENTO
DAMPING SYSTEMS: placement of devices on the structure
Adeguamento con smorzatori di edificio esistente
Adeguamento di edificio esistente con sistemi di dissipazione
Adeguamento di edificio esistente con sistemi di dissipazione
Strategie combinate per l’adeguamento sismicoAdeguamento sismico di una scuola a Sulmona (AQ)
Adeguamento sismico di una scuola a Sulmona (AQ)
Convenzione 2011 –
CIRI E&C / Provincia de l’Aquila
Obiettivi dell’intervento:
Conduzione delle indagini in periodo di operatività
della scuolaVerifica della effettiva capacità
sismica del fabbricato
Progettazione preliminare di intervento di adeguamento tale da:• Fosse economicamente valido• Essere condotto nel periodo di chiusura estiva della scuola• Limitare il meno possibile la fruizione della scuola•
Potesse essere integrato con altri interventi di miglioramento
dell’efficienza energetica• Fossero definiti anche interventi sulle parti non strutturali del fabbricato
Esempio di controvento eccentrico
Esempio di rinforzo mediante incamiciatura di alcuni pilastri snelli fortemente carenti in armatura longitudinale
I rinforzi a taglio dei pilastri sono invece effettuati mediante fasciatura con FRP)
UTILIZZO DI PIÙ
TECNICHE DI RINFORZO
Sicurezza dei fabbricati esistenti
Interventi sulle parti non strutturali dell’edificio(miglioramento)
Parti non strutturali –
tamponamenti e tramezzature
Ribaltamento della fodera esterna della tamponatura.
elevata snellezza
Assenza di vincolo laterale
Facoltà
di Ingegneria di L’AquilaPadiglione B
Danni a elementi strutturali secondari
Scuola ITAS di Savoia –
Aquila (zona rossa)
Danni a elementi non strutturali (tramezzi)
Danni a elementi non strutturali (tramezzi)
Interventi
per la messa
in sicurezza
dei
tamponamenti esterni
(fase
1)
Protocollo Protezione
civile per ricostruzione Abruzzo
Interventi
per la messa
in sicurezza
dei
tamponamenti esterni
(fase
4)
Protocollo Protezione
civile per ricostruzione Abruzzo
Interventi
per la messa
in sicurezza
dei
tamponamenti esterni
(fase
5)
Protocollo Protezione
civile per ricostruzione Abruzzo
Interventi
per la messa
in sicurezza
delle
tramezzature
Facoltà
di Ingegneria di L’AquilaPadiglione BControsoffittature
Controsoffittature
Polo Didattico di via G. Di Vincenzo, Università
dell’Aquila:
Controsoffittature
Ospedale San Salvatore dell’Aquila: controsoffitto a doghe in lamierino di acciaio
Controsoffittature
Ospedale San Salvatore dell’Aquila: controsoffitto a doghe in lamierino di acciaio
Vulnerabilità
sismica
delle
scuole
della
Provincia
di
Bologna
Verifiche
speditive
–
metodologia
RE.SIS.TO.
Verifiche
speditive
–
metodologia
RE.SIS.TO.
Verifiche
speditive
–
metodologia
RE.SIS.TO.
•
Confronto sulla base dei meccanismi globali dei fabbricati•
Errore medio inferiore 15%
Verifiche
speditive
–
metodologia
RE.SIS.TO.
Classe V
Classe IV
Classe III
Classe II
Classe I
0 < PGAc/ PGAd < 25% Classe V 25% < PGAc/ PGAd < 50% Classe IV 50% < PGAc/ PGAd < 75% Classe III 75% < PGAc/ PGAd < 100% Classe II PGAc/ PGAd > 100% Classe I
IIIIII
IVV
CIRI Edilizia e Costruzioni