Strutture esistenti:Calcolo e Verifica senza l’ausilio della PushOver
Ing. Stefano Ciaramella, PhD
Fasi del processo di valutazione della sicurezza e progettazione degliinterventi:
� Conoscenza della geometria, dei materiali che costituiscono la struttura edelle loro condizioni di conservazione
� Definizione delle prestazioni richieste in termini di pericolosità sismica delsito in cui ricade l’edificio
� Analisi e verifica della struttura esistente mediante modelli di calcoloeapprocci compatibili con il comportamento sismico
� Progetto di adeguamento o miglioramento sismico della struttura infunzione dei vincoli esistenti e delle prestazioni richieste
� Valutazione della sicurezza della struttura adeguata
Le Strutture Esistenti
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Costruzioni “esistenti”: edifici la cui struttura sia completamente realizzata alla data della redazionedella valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento…
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� il progetto dell’edificio riflette lo stato delle conoscenze al tempo della lorocostruzione;
� il progetto può contenere difetti di impostazione concettuale e direalizzazione non evidenziabili;
� l’edificio può aver subito nel tempo modifiche strutturali e/o interventi chelo hanno trasformato in un organismo edilizio diverso dal quello originario
� l’edificio può essere stato soggetto a terremoti passati o ad altre azioniaccidentali i cui effetti non sono manifesti.
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Conoscenza dell’Edificio Esistente: aspetti fondamentalila valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi sononormalmenteaffetti da un grado di incertezzadiverso da quello degli edifici di nuovaprogettazione…
ANALISI STORICO – CRITICA (§8.5.1 – NTC 2008)
� Documenti di progetto con particolare riferimento a:
� relazioni geologiche
� relazioni geotecniche
� relazioni strutturali
� elaborati grafici strutturali
� Eventuale documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzione;
� Rilievo strutturale geometrico e dei dettagli esecutivi;
� Prove in-situ e in laboratorio (caratterizzazione meccanica dei materiali).
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Dati necessari per la valutazione della sicurezza (C8A.1.B – Circolare617)
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Le prove in-situ
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LIVELLI DI CONOSCENZA (§8.5.1 – NTC 2008 & C.8.5.4 –Circolare 617)
� LC1: Conoscenza Limitata
� LC2: Conoscenza Adeguata
� LC3: Conoscenza Accurata
da utilizzare comeulteriori coefficienti parziali di sicurezza chetengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello
FATTORI DI CONFIDENZA (Appendice C8A - Circolare 617)
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Appendice C8A - Circolare 617
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Appendice C8A - Circolare 617
CAPACITA’ ≥≥≥≥ DOMANDA
� la domanda determinata dall’evento sismico, che genera, nella struttura,delle forze d’inerzia pari al prodotto delle sue masse per le accelerazioniassociate alle vibrazioni indotte dal movimento del terreno;
� la capacità determinata dalle caratteristiche di resistenza e deformabilità incampo non lineare della struttura.
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Gli approcci progettuali alternativi (isolamento sismico) agiscono sulladomanda
Gli approcci progettuali classici mirano ad incrementare la capacità al cresceredell’azione sismica
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Valutazione della sicurezza: un procedimento quantitativo volto a stabilire seun edificio è in grado o meno di resistere all’azione sismica di progetto contenutanelle norme.
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Elemento duttile(trave)
Elemento fragile(colonna)
Edifici Nuovi: Valutazione della Sicurezza
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• DITTILITA’• GERARCHIA DELLE RESISTENZE
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Le Strutture Esistenti
Elemento duttile(trave)
Elemento fragile(colonna)
� Gli elementi strutturali, generalmente,nonsoddisfano la Gerarchia delle Resistenze
� La distinzione preventiva degli elementistrutturali in duttili e fragili è priva difondamento
E’ necessario distinguere,ai fini delle verifiche,gli elementi strutturali in:
o Elementi/Meccanismi "duttili"
o Elementi/Meccanismi "fragili"???
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Edifici Esistenti: Valutazione della Sicurezza
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Le Strutture EsistentiMeccanismi duttili & fragili
vL
N
V
∆
/ vLθ = ∆
V V
V V
θ θ
θ θ
ufVusV
eV
yVuV
eV
yVuV
yθuθ yθ
uθ
15% uV
uθ uθ
usV
ufV
Risposta di tipo duttile Risposta di tipo fragile
Elemento/meccanismo duttile Elemento/meccanismo fragile
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Distinzione degli elementi/meccanismi in DUTTILI E FRAGILI
� Diversa valutazione degli effetti e delle capacità
� Diversa formalizzazione della verifica
NTC 2008§8.7.2 Costruzioni in Cemento Armato o in AcciaioNelle costruzioni esistenti in cemento armato o in acciaio soggette ad azioni sismicheviene attivata la capacità dielementi e meccanismi resistenti, che possono essere“duttili” o “fragili” ….
CIRCOLARE 617C8.7.2.4 Metodi di analisi e criteri di verificaGli effetti dell’azione sismica, possono essere valutati con uno dei metodi di cui al § 7.3delle NTC, con le seguenti precisazioni.Ai fini delle verifiche di sicurezza,gli elementi strutturali vengono distinti in “duttili” e“fragili” . La classificazione degli elementi/meccanismi nelle due categorie è fornita inC8.7.2.5 per le costruzioni in c.a. e in C8.7.2.7 per le costruzioni in acciaio.
Criteri di Verifica degli elementi in C.A. e Acciaio
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� Analisi Statica Lineare con Spettro Elasticoo Applicabile se sono valide le condizioni di cui al §7.3.3.2 NTC 2008
o L’azione sismica è valutata attraverso lospettro elastico(non ridotto) relativo alla zonasismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato;
o Gli effetti derivanti dall’analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte leduecondizioni:
Condizione 1• si calcolano i coefficientiρρρρi = Di /Ci essendo:
Di il momento flettente fornito dall’analisi della strutturaconsideratasoggetta alla combinazione di carico sismica e utilizzandoi valori medi deimoduli elastici dei materiali,
Ci il momento resistente valutato con sforzo normale relativoallecondizioni di carico gravitazionali e considerando le proprietà medie deimateriali;
• si cercano, fra tutti i coefficientiρi > 2 , ρρρρmax e ρρρρmin ;
• si verifica la condizione ρρρρmax /ρρρρmin < 2 .5
Metodi di Analisi ( C8.7.2.4 – Circolare n. 617)
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� Analisi Statica Lineare con Spettro Elasticoo Applicabile se sono valide le condizioni di cui al §7.3.3.2 NTC 2008
o L’azione sismica è valutata attraverso lospettro elastico(non ridotto) relativo alla zonasismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato;
o Gli effetti derivanti dall’analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte leduecondizioni:
Condizione 2• Si verifica la condizione Ci > Di essendo:
Ci capacità degli elementi/meccanismi fragili,
Di la corrispondente domanda calcolata in modo diverso a seconda delvalore assunto dal rapportoρρρρi = Di /Ci :
ρρρρi ≥ 1 la domandaDi viene presa dai risultati dell’analisi;
ρρρρi < 1 la domandaDi viene calcolata sulla base della resistenzadegli elementi duttili adiacenti attraverso considerazionidi equilibrio.
Metodi di Analisi ( C8.7.2.4 – Circolare n. 617)
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� Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico Ridottoo Applicabile se sono valide le condizioni di cui al §7.3.3.2 NTC 2008
o L’azione sismica è valutata attraverso lospettro elastico le cui ordinate sono ridotte conun fattore di struttura q, scelto nell’intervallo1.5 ÷÷÷÷ 3.0, sulla base della regolaritànonché dei tassi di lavoro dei materiali sotto le azioni statiche;
Metodi di Analisi ( C8.7.2.4 – Circolare n. 617)
� Analisi Dinamica con Spettro Elasticoo Applicabile secondo quanto indicato al § 7.3.3.1 delle NTC,
o Applicabile alle medesime condizioni di cui ai punti precedenti (Analisi Statica Linearecon Spettro Elastico).
� Analisi Dinamica con Spettro Elastico Ridottoo Applicabile secondo quanto indicato al § 7.3.3.1 delle NTC,
o Valgono le precisazioni già riportate per l’analisi statica lineare con fattore q
� Analisi Non Lineari….
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� Verifica con lo spettro elastico(applicabile nel caso di analisi lineari e non):
o la verifica degli elementi/meccanismi “duttili ” viene eseguita confrontando glieffettiindotti dalle azioni sismichein termini di deformazionicon le rispettivecapacitàespressein termini di limiti di deformabilità (C8.7.2.5 – Circolare n. 617);
o la verifica degli elementi/meccanismi “fragili ” viene eseguita confrontando glieffettiindotti dalle azioni sismichein termini di forze con le rispettivecapacità espresseintermini di resistenze (C8.7.2.5 – Circolare n. 617).
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Criteri di Verifica degli elementi in C.A. e Acciaio (C8.7.2.4 – Circolare n. 617)
� Verifica con il fattore di struttura q (applicabile al solo caso di analisi lineari):
o la verifica degli elementi “duttili ” viene eseguita confrontando glieffetti indotti dall’azionesismica in termini di forze ridotta del fattoreq = 1.5 ÷÷÷÷ 3.0 con le rispettive capacitàespressein termini di resistenze;
o la verifica degli elementi “fragili ” viene eseguita confrontando glieffetti indottidall’azione sismica intermini di forze ridotta di q = l.5 con le rispettive capacitàespressein termini di resistenze;
o La verificanon va eseguita per lo Stato Limite di Collasso;
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Post intervento: Stati Limite di Esercizio (C8.7.2.1 – Circolare N. 617)
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Bibliografia
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� D.M. 14/01/ 2008 - “Norme Tecniche per le Costruzioni”(NTC 2008);
� Circolare del 02/02/2009 n° n°617/ C.S.L.L.PP. – “Istruzioni perl’applicazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 14gennaio 2008”;
� G. Manfredi, A. Masi, R. Pinho, G. Verderame, M. Vona , "Valutazione degliedifici esistenti in Cemento Armato", IUSS Press;
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