RIPRODUZIONE VIETATA - DIRITTI RISERVATI

Transcript

1 Una tecnologia smart per il retrofitting integrato degli edifici esistenti & Casi studio prof. ing. Roberto Scotta Docente di Tecnica delle Costruzioni Università di Padova e.mail: Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 1

2 Evoluzione della classificazione sismica in Italia Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 2

3 Evoluzione del costruito in Italia ^ legge sismica 2003 OPCM entrata in vigore NTC 08 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico ^ legge sismica 2003 OPCM entrata in vigore NTC 08

4 Indagini statistiche sulla vulnerabilità sismica edifici esistenti Epoca di costruzione edifici in c.a. (totale esaminato circa edifici) Indice vulnerabilità edifici in c.a. Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 4

5 I DIFETTI TIPICI DEGLI EDIFICI ATTRAVERSO ALCUNE FOTO DAI SISMI PASSATI Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 10

6 I TELAI IN C.A. CON TAMPONAMENTO IN LATERIZIO Effetto accentuato in presenza di tamponatura che non si estende fino alla trave superiore. In genere si ha rottura fragile a taglio. Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 11

7 I TELAI IN C.A. CON TAMPONAMENTO IN LATERIZIO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 12

8 IL MECCANISMO DI «PIANO SOFFICE» Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 13

9 EDIFICI A TELAIO IN C.A. 16 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 16

10 EDIFICI A TELAIO IN C.A. 18 G.M. Verderame, I. Iervolino, P. Ricci (2009), Report on the damages on buildings following the seismic event of 6th of april 2009, V Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 18

11 MECCANISMI DI ROTTURA DELLE MURATURE Nonostante le costruzioni in muratura presentino una grande varietà per tipologie, dimensioni e materiali, l osservazione dei danni a seguito di eventi sismici ha mostrato meccanismi locali ricorrenti, a cui fare riferimento per le verifiche. Alcuni meccanismi locali ricorrenti Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 20

12 MECCANISMI DI ROTTURA MODO DI 2 DEI MASCHI MURARI ELEMENTI SOGGETTI A DANNO PREVALENTE PER FLESSIONE ELEMENTI SOGGETTI A DANNO PREVALENTE PER TAGLIO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 21

13 MECCANISMI LOCALI o di 1 MODO Principali tipologie di collasso della struttura riconducibili ai solai: Sfilamento del solaio dal piano di appoggio con caduta dello stesso a causa di una carente connessione solaio-elementi verticali (a) Collasso della parete ortogonale all azione sismica: il solaio non è in grado di trasmettere le forze orizzontali sismiche alla parete (b e c) (b) Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 22 (a) (c)

14 EDIFICI IN MURATURA DI BLOCCHI 24 G.M. Verderame, I. Iervolino, P. Ricci (2009), Report on the damages on buildings following the seismic event of 6th of april 2009, V Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 24

15 I METODI DI INTERVENTO NOTI PER IL MGLIORAMENTO SISMICO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 25

16 Opzioni di miglioramento/adeguamento sismico INTERVENTI «LOCALI» Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 26

17 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 27

18 Opzioni di miglioramento/adeguamento sismico I T A V R INTERVENTI «GLOBALI» E S I R I T T I T E E N I V A T A - R I D O I Z P I R U D O R Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 28

19 Aggiunta di controventi che modificano l organismo strutturale Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 29

20 Aggiunta di nuove pareti strutturali Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 30

21 INTERVENTI LOCALI O GLOBALI? FORZA SPOSTAMENTO Per terremoti di modesta entità quindi «frequenti» - danni economici ingenti agli elementi non strutturalirali DANNO ECONOMICO Interventi locali Interventi globali FORZA Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 36

22 LA TECNOLOGIA INNOVATIVA Il cappotto antisismico SPERIMENTAZIONE E VALIDAZIONE La progettazione degli interventi Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 37

23 LA TECNOLOGIA INNOVATIVA Il cappotto antisismico Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 38

24 Il Cappotto Sismico è costituito da: Cappotto Sismico Ecosism 1. Cassaforma termica a rimanere prodotta su misura ECOSISM 2. Lastra sottile in cemento armato/betoncino a resistenza gettata in opera (armatura baricentrica diffusa) in base al progetto strutturale 3. Materiale isolante pre-assemblato in base al progetto termotecnico 4. Collegamento alla struttura esistente a livello dei cordoli di piano e della fondazione per garantire la collaborazione del sistema di rinforzo con il fabbricato esistente. 5. Nervature orizzontali e verticali per garantire la massima solidarietà alla struttura esistente, migliorare il comportamento a flessione della lastra e ridurre il rischio di instabilità fuori piano. Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 39

25 Instabilità dell equilibrio delle lastre sollecitate nel piano Taglio puro Resist a compressione cls Vincolata sui quattro lati Vincolata solo sopra e sotto Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 46

26 Instabilità dell equilibrio delle lastre sollecitate nel piano Flessione e taglio Stato tensionale corrispondente Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 47

27 Parete tipica Resistenza meccanica delle pareti secondo NTC Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 48

28 Parete tipica Resistenza meccanica delle pareti secondo NTC Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 49

29 Dimostrazione di fattibilità degli interventi Parete L=6 m Parete L=10 m Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 50

30 Caso studio edificio a 6 piani in muratura Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 51

31 Caso studio edificio a 6 piani in muratura Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 52

32 Validazione sperimentale 2017 Campione 1 TELAI IN C.A., con e senza aperture, con nervature verticali al bordo e contorno fori Viti autofilettanti da calcestruzzo d12x130 / 25 cm Campione 2 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 53

33 Validazione sperimentale 2017 Campione 1 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 54

34 Validazione sperimentale 2017 Campione 2 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 55

35 Validazione sperimentale 2017 Campione 3 = 1 COME I PRECEDENTI, ma senza nervature verticali Viti autofilettanti da calcestruzzo d12x130 / 25 cm Campione 4 = 2 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 56

36 Validazione sperimentale 2017 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 57

37 Connettori meccanici al telaio Validazione sperimentale 2017 Ferri di chiamata in fondazione Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 58

38 Validazione sperimentale 2017 Getto interno Posa dei casseri Posa dell armatura Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 59

39 Validazione sperimentale 2017 Prove in corso Campioni finiti Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 60

40 Validazione sperimentale 2017 Sensori Cicli di spostamento imposti Spostamento forza in sommità Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 61

41 Validazione sperimentale 2017 Campione 1 Campione 3 Campione 2 Campione 4 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 62

42 Rigidezza campione 4 Validazione sperimentale 2017 Link a presentazione tesi Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 63

43 Campione 1 Muratura in laterizio semipieno Validazione sperimentale 2018 PARETI IN MURATURA con cordolo di calcestruzzo in sommità rinforzo con cappotto sismico Campione 2 Muratura in tufo Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 64

44 Validazione sperimentale 2018 PARETI IN MURATURA con cordolo di calcestruzzo in sommità rinforzo con cappotto sismico Pareti prive di rinforzo Applicazione del cappotto Test di spinta ciclica Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 65

45 kn Validazione sperimentale 2018 PARETI IN MURATURA con cordolo di calcestruzzo in sommità rinforzo con cappotto sismico Prova sul campione 2 (tufo) : Curva FORZA SPOSTAMENTO per la lastra di cappotto Prova completa mm Forza Fu_spinta Fu_tiro kn Fmax_teorica = 297kN Fmax_sperimentale = 347kN Confronto trave e cappotto u_max = 5mm mm Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico Cappotto Fu_spinta Fu_tiro Trave

46 Validazione sperimentale 2018 PARETI IN MURATURA con cordolo di calcestruzzo in sommità rinforzo con cappotto sismico Prova sul campione 2 (tufo) : Modalità di rottura Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 67

47 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Campione 3 Validazione sperimentale 2018 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 68

48 Validazione sperimentale 2018 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 69

49 Validazione sperimentale 2018 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 70

50 Validazione sperimentale 2018 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Modalità di esecuzione della prova [mm] Spostamenti imposti al campione Cicli Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 71

51 Validazione sperimentale 2018 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Modalità di rottura del campione Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 72

52 Validazione sperimentale 2018 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Modalità di rottura del campione Lato 1 Lato 2 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 73

53 [kn] Validazione sperimentale 2018 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Ciclo forza-spostamento del cappotto [mm] Forza-spostamento sul cappotto Fu_spinta Fu_tiro F_max_exp = +485kN F_max_teo = +458kN U_max = 26mm Drift_max = 0.86% Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 74

54 Validazione sperimentale 2018 EDIFICIO IN MURATURA con solaio in legno irrigidito rinforzo con cappotto sismico Deformabilità del solaio (spostamenti misurati in mezzeria) [kn] Confronto spostamenti solaio e cappotto [mm] Cappotto Solaio Fu_spinta Fu_tiro Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 75

55 LA TECNOLOGIA INNOVATIVA Il cappotto antisismico INTERVENTO CASO STUDIO Riqualificazione sismica ed energetica di edificio scolastico in provincia di Venezia Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 76

56 CASO STUDIO: RETROFITTING DI UN EDIFICIO SCOLASTICO PROGETTO DI ADEGUAMENTO SISMICO ED EFFICIENTAMENTO ENERGETICO DELLA SCUOLA PRIMARIA.. L' edificio scolastico si sviluppa su 2 livelli di altezza media 3,6 m (interpiano). La copertura è parte a falda inclinata e parte piana, raggiungendo un'altezza massima di circa 8.40 m dal piano campagna. L'edificio ha una superficie coperta di 1110 mq al piano terra e 320 mq al piano primo. La struttura è costituita da un telaio tridimensionale in c.a. con tamponamenti in laterizio. La struttura è irregolare, caratterizzata da numerosi salti di quota e la presenza diffusa di finestre a nastro. Le fondazioni sono a plinti in c.a. collegati fra loro mediante travi; i solai sono di tipo "Predalle". CLASSE ENERGETICA ATTUALE: F INDICE DI SICUREZZA SISMCO SdF: 0,27 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 77

57 CASO STUDIO: RETROFITTING DI UN EDIFICIO SCOLASTICO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 78

58 CASO STUDIO: RETROFITTING DI UN EDIFICIO SCOLASTICO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 79

59 Piano terra INTERVENTI DI PROGETTO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 80

60 Piano primo INTERVENTI DI PROGETTO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 81

61 Sezioni INTERVENTI DI PROGETTO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 82

62 MODELLO STRUTTURALE ADEGUAMENTO SISMICO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 83

63 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 84

64 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 85

65 Sezioni di dettaglio - INTERVENTI DI PROGETTO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 86

66 ANALISI SISMICA: DINAMICA MODALE CON SPETTRO DI RISPOSTA Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 87

67 ANALISI SISMICA: DINAMICA MODALE CON SPETTRO DI RISPOSTA dopo prima Con l intervento proposto si assicura l ADEGUAMENTO SISMICO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 88

68 CASO STUDIO: RETROFITTING DI UN EDIFICIO SCOLASTICO VANTAGGI: Intervento per lo più esterno all edificio; Brevi tempi di realizzazione dell intervento 3 mesi Risparmio economico vista N-W vista S-E vista N Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 89

69 CASO STUDIO: RETROFITTING DI UN EDIFICIO SCOLASTICO Prospetti Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 90

70 CASO STUDIO: RETROFITTING DI UN EDIFICIO SCOLASTICO Prospetti Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 91

71 EFFICIENTAMENTO ENERGETICO - NUOVO IMPIANTO AERAULICO Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 92

72 Classe energetica dell edificio a seguito degli interventi Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 93

73 CONFRONTO ECONOMICO PRELIMINARE A BASE DI GARA (intervento diffuso interno ed esterno, con interventi mirati all aumento della duttilita strutturale DURATA 2 ESTATI) Adeguamento sismico (interventi locali) Efficientamento energetico (solo serramenti) tot T E E N I V INTERVENTO PROGETTATO (intervento prevalentemente dallesterno DURATA 1 ESTATE) I T A V R Adeguamento sismico, incluso cappotto (intervento globale) R I T T I - E S I R I D Efficientamento energetico Tot A T A (serramenti ed impianti) O I Z La maggior capacità economica destinabile all efficientamento energetico ha permesso la sostituzione integrale dei serramenti esterni (triplo vetro con veneziane interne), dei terminali di riscaldamento e la realizzazione di un nuovo impianto di trattamento aria con recuperatori di calore al alta efficienza. U D O L intervento ha ottenuto un contributo di con conto Termico 2.0 R P I R 94 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico

74 Foto dell intervento realizzato Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 95

75 LA TECNOLOGIA INNOVATIVA Il cappotto antisismico CASO STUDIO Riqualificazione sismica ed energetica di edificio scolastico in provincia di Bologna Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 96

76 I T A V R E S I R I T T I T E E N I V A T A - R I D O I Z P I R U D O R Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 97

77 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 98

78 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 99

79 Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 100

80 PALAZZINA RESIDENZIALE A CASALECCHIO DI RENO (BO) Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 101

81 PALAZZINA RESIDENZIALE A BOLOGNA VOCE UM /UM tot UM Scavo in sezione obbligata + rinterro mc Pali di fondazione m Sistema di connessione in fondazione cad Sistema di connessione a livello dei cordoli cad Fondazione in c.a. mc Telaio in c.a. mc Cappotto sismico mq TOTALE Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 102

82 EDIFICIO SCOLASTICO A MASI (PD) VOCE UM /UM tot UM Scavo in sezione obbligata + reinterro mc Sistema di connessione in fondazione cad Sistema di connessione a livello dei cordoli cad Fondazione in c.a. mc Cucitura giunto con angolare metallico e inghisaggi ml Piastre metalliche per fissaggio copertura palestra cad Pareti in c.a. interne (sp 10 cm) mq Cappotto sismico - controtelaio (sp 20 cm) mq Cappotto sismico (sp 10 cm) mq TOTALE Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 103

83 ADEGUAMENTO SISMICO VOCE UM /UM tot UM Scavo in sezione obbligata + reinterro mc Pali di fondazione m Sistema di connessione in fondazione cad Sistema di connessione a livello dei cordoli cad Fondazione in c.a. mc Pareti in c.a. interne (sp 10 cm) mq Cappotto sismico - controtelaio (sp 25 cm) mq Cappotto sismico (sp 10 cm) mq TOTALE MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60% VOCE UM /UM tot UM Scavo in sezione obbligata + reinterro mc Sistema di connessione in fondazione cad Sistema di connessione a livello dei cordoli cad Fondazione in c.a. mc Pareti in c.a. interne (sp 10 cm) mq Cappotto sismico - controtelaio (sp 25 cm) mq Cappotto sismico (sp 10 cm) mq TOTALE EDIFICIO SCOLASTICO A MASI (PD) Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 104

84 PALAZZINA RESIDENZIALE A REGGIO EMILIA ADEGUAMENTO SISMICO VOCE UM /UM tot UM Scavo in sezione obbligata + reinterro mc Pali di fondazione m Sistema di connessione in fondazione cad Sistema di connessione a livello dei cordoli cad Fondazione in c.a. mc Cappotto sismico mq TOTALE MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60% VOCE UM /UM tot UM Scavo in sezione obbligata + reinterro mc Pali di fondazione m Sistema di connessione in fondazione cad Sistema di connessione a livello dei cordoli cad Fondazione in c.a. mc Cappotto sismico mq TOTALE Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 105

85 GRAZIE PER L ATTENZIONE Per contatti e chiarimenti: Via Rivella 22, Battaglia Terme (PD) Tel.: Fax: info@ecosism.com cappottosismico@ecosism.com Roberto Scotta Seminario Cappotto Sismico 106