RELAZIONE TECNICA DESCRITTIVA RELAZIONE SUI MATERIALI RELAZIONE DI CALCOLO

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1 INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO SISMICO Norme tecniche per le costruzioni - D.M. 14 Gennaio 2008 IDENTIFICAZIONE EDIFICIO SCUOLA MEDIA DI VIA SANTA CATERINA indirizzo: Via Santa Caterina n 1 Polverigi (AN) coordinate geografiche: Lat Long COMMITTENTE Comune di Polverigi Piazza Umberto n 15, Polverigi (AN) Codice Fiscale / Partita IVA Tel fax e.mail: comune.polverigi@provincia.ancona.it RELAZIONE TECNICA DESCRITTIVA RELAZIONE SUI MATERIALI RELAZIONE DI CALCOLO IL TECNICO Ing. Gabriele Magrini, Via San Giuseppe n Jesi (AN) C.F.: MGRGRL75H12E388K Partita IVA :

2 Ing.Gabriele Magrini Via Giandrea, Jesi (AN) p.iva c.f. MGRGRL 75H12 E388K Sommario 1. Premessa Risultati delle verifiche ed indicatori di rischio I R In termini di accelerazione I R in termini di tempo di ritorno Calcolo del taglio resistente delle sezioni rinforzate Materiali utilizzati e tecniche di posa Preparazione del supporto Applicazione del Primer Regolarizzazione della superficie Posa prima mano di adesivo Posa del tessuto in fibra di carbonio Posa seconda mano di adesivo... 5 ALLEGATI: VERIFICA DI VULNERABILITA SISMICA AI SENSI DELLE NTC 14/01/2008 1

3 Ing.Gabriele Magrini Via Giandrea, Jesi (AN) p.iva c.f. MGRGRL 75H12 E388K 1. Premessa Sulla scorta dei risultati della verifica di vulnerabilità sismica, redatta per l edificio in oggetto, la quale si intende parte integrante del presente lavoro, viene redatto il seguente intervento di miglioramento sismico redatto nel rispetto delle seguenti normative : NTC Norme tecniche per le costruzioni - D.M. 14 Gennaio 2008 Circolare n. 617 del 2 febbraio 2009 Istruzioni per l Applicazione Nuove Norme Tecniche Costruzioni di cui al Decreto Ministeriale 14 gennaio 2008 Tenuto conto degli indicatori di rischio ottenuti da detta verifica sismica, si è deciso di intervenire solo sul corpo principale delle aule. L intervento è quello di un rinforzo a taglio di tipo continuo, con fibre di carbonio relativamente ai pilastri 1/7/8/9/10/11/12/13/14/15/18 limitatamente ad un tratto della prima elevazione. Tale intervento consente un notevole incremento dell indicatore di rischio, come di seguito sarà meglio specificato. 2. Risultati delle verifiche ed indicatori di rischio Per la determinazione dell indicatore di rischio I r post opera si sono seguite due distinte procedure: 1. in termini di rapporto tra capacità e domanda di accelerazione; 2. in termini di rapporto tra capacità e domanda dei tempi di ritorno. 2.1 IR In termini di accelerazione Considerando i seguenti valori di accelerazione al suolo: 0,212534g pari al valore di accelerazione al suolo previsto per l SLV per le nuove costruzioni ( ovvero è un sisma che ha la probabilità del 10% di essere superato in 712 anni) 0, g pari al valore più grande di accelerazione al suolo calcolato per tentativi, che porta in crisi fragile per taglio i pilastri considerando anche il tratto dei pilastri 1/7/8/9/10/11/12/13/14/15/18 rinforzati con tessuti in fibra di carbonio. Il rapporto fra le due accelerazioni (0, g/0,212534g) determina l indicatore di rischio che in questo caso è pari a 0,50. 2

4 Ing.Gabriele Magrini Via Giandrea, Jesi (AN) p.iva c.f. MGRGRL 75H12 E388K 2.2 IR in termini di tempo di ritorno L indice di rischio in funzione del tempo di ritorno T R dell azione sismica si calcola nel seguente modo. Posti per l edificio in esame : V R = Cu * V N = 75 anni; Cu= 1.5 per un classe d uso III; V N = 50 anni; categoria di suolo B; categoria topografica T1 Il tempo di ritorno T R calcolato come di seguito descritto e associato alla capacità della struttura è di circa 140 anni, con una probabilità di superamento nell arco della vita di riferimento della struttura di 75 anni pari a circa il 42%. Avendo determinato T R = 140 associato ad un accelerazione al suolo pari a 0, g l indice di rischio si ottiene dalla formula Ir = (140/712) 0,4 che è quindi pari quindi a Di seguito si riportano le calcolazioni con le quali viene determinato il tempo di ritorno in funzione della capacità della struttura valutata in 0, g. Introducendo nella relazione tra ag[g] T R (dove ag accelerazione sismica al suolo) che viene rappresentata dalla curva e funzione logaritmica seguenti: Figura 1 Il valore di ag pari a g, risolvendo l equazione precedente si ottiene il T R della struttura migliorata pari a T R = anni. Il T R associato alla Capacità della struttura è quindi ora 140 anni e la P VR associato a tale valore è pari a: 3

5 Ing.Gabriele Magrini Via Giandrea, Jesi (AN) p.iva c.f. MGRGRL 75H12 E388K 3. Calcolo del taglio resistente delle sezioni rinforzate Il metodo di calcolo proposto per la valutazione del taglio resistente di una sezione in c.a. rinforzata esternamente a taglio con tessuto in FRP segue l approccio analogo a quello del calcolo del taglio resistente per sezioni in c.a. Il contributo dell armatura viene sommato a quello del rinforzo esterno. Il contributo a taglio offerto dal rinforzo in fibra di carbonio viene quindi determinato dalla formula seguente ripresa dall EC.2: dove : Il taglio resistente quindi dei pilastri 30x60 con rinforzo in frp continuo è quindi pari a in direzione y: Vrdy = Kg in direzione z: Vrdz = Kg 4. Materiali utilizzati e tecniche di posa Il rinforzo delle sezioni dei pilastri sopra detti dovrà avvenire nei modi e con i materiali di seguito descritti. 4.1 Preparazione del supporto Rimozione dell'eventuale superficie degradata mediante asportazione meccanica. Rimozione dell'intonaco e pulizia della superficie con elettroutensile con disco diamantato. Arrotondamento degli spigoli del pilastro, Rc 3 cm Se necessario ripristinare corticalmente il calcestruzzo con una malta fibrorinforzata a ritiro controllato tipo Mapegraup. 4

6 Ing.Gabriele Magrini Via Giandrea, Jesi (AN) p.iva c.f. MGRGRL 75H12 E388K 4.2 Applicazione del Primer Sulla superficie in calcestruzzo pulita ed asciutta, stendere a pennello o a rullo, una mano omogenea di Primer tipo MapeWrap Primer Regolarizzazione della superficie Con stucco epossidico a consistenza tixotropica per uno spessore di circa 1-2 mm tipo MapeWrap 11/ Posa prima mano di adesivo Prima di applicare il tessuto in fibra di carbonio applicare a rullo sopra lo stucco epossidico ancora fresco un adesivo epossidico tipo MapeWrap Posa del tessuto in fibra di carbonio Applicare il tessuto dello spessore di 20 o 40 cm in fibra di carbonio con le seguenti caratteristiche (Tipo MapeWrap C UNI-AX HM 600/20 o 600/40 ) : Grammatura (g/m2): 600 Massa volumica (kg/m3): Spessore equivalente di tessuto secco (mm): 0,329 Area resistente per unità di larghezza (mm2/m): 329,6 Resistenza meccanica a trazione (N/mm2): Carico massimo per unità di larghezza (kn/m): > Modulo elastico a trazione (N/mm2): Allungamento a rottura (%): 1,1 4.6 Posa seconda mano di adesivo Pressare il tessuto in fibra di carbonio con una seconda mano di adesivo epossidico tipo MapeWrap 31 avendo cura di eliminare eventuali bolle d aria. Jesi, 15/07/2013 IL PROGETTISTA Ing.Gabriele Magrini 5

7 TABULATO DI CALCOLO GEOMETRIA DEL MODELLO... 7 EVIDENZIAZIONE DEI PILASTRI DA RINFORZARE... 8 Introduzione... 9 Sistemi di riferimento... 9 Rotazioni e momenti... 9 Normativa di riferimento... 9 Unità di misura Geometria Elenco vincoli nodi Elenco nodi Elenco materiali Elenco sezioni aste Elenco vincoli aste Elenco aste Elenco tipi elementi bidimensionali Elenco elementi bidimensionali Elenco tipi solai Elenco solai Carichi Condizioni di carico elementari Elenco carichi aste Condizione di carico n. 1: P.P. escluso solai Carichi distribuiti Elenco carichi aste Condizione di carico n. 2: Peso proprio solai Carichi distribuiti Elenco carichi aste Condizione di carico n. 3: QPN solai Carichi distribuiti Elenco carichi aste Condizione di carico n. 4: Qa solai Carichi distribuiti Elenco carichi elementi bidimensionali Condizione di carico n. 1: P.P. escluso solai Carichi uniformi Elenco carichi elementi bidimensionali Condizione di carico n. 3: QPN solai Carichi uniformi Risultati del calcolo Parametri di calcolo Figura numero 1: Spettro allo SLV Sollecitazioni aste Verifiche e armature pilastri Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Pilastrata n Verifiche pilastri rinforzati

8 GEOMETRIA DEL MODELLO 7

9 EVIDENZIAZIONE DEI PILASTRI DA RINFORZARE 8

10 Introduzione Sistemi di riferimento Le coordinate, i carichi concentrati, i cedimenti, le reazioni vincolari e gli spostamenti dei NODI sono riferiti ad una terna destra cartesiana globale con l'asse Z verticale rivolto verso l'alto. I carichi in coordinate locali e le sollecitazioni delle ASTE sono riferite ad una terna destra cartesiana locale così definita: - origine nel nodo iniziale dell'asta; - asse X coincidente con l'asse dell'asta e con verso dal nodo iniziale al nodo finale; - immaginando la trave a sezione rettangolare l'asse Y è parallelo alla base e l'asse Z è parallelo all'altezza. La rotazione dell'asta comporta quindi una rotazione di tutta la terna locale. Si può immaginare la terna locale di un'asta comunque disposta nello spazio come derivante da quella globale dopo una serie di trasformazioni: - una rotazione intorno all'asse Z che porti l'asse X a coincidere con la proiezione dell'asse dell'asta sul piano orizzontale; - una traslazione lungo il nuovo asse X così definito in modo da portare l'origine a coincidere con la proiezione del nodo iniziale dell'asta sul piano orizzontale; - una traslazione lungo l'asse Z che porti l'origine a coincidere con il nodo iniziale dell'asta; - una rotazione intorno all'asse Y così definito che porti l'asse X a coincidere con l'asse dell'asta; - una rotazione intorno all'asse X così definito pari alla rotazione dell'asta. In pratica le travi prive di rotazione avranno sempre l'asse Z rivolto verso l'alto e l'asse Y nel piano del solaio, mentre i pilastri privi di rotazione avranno l'asse Y parallelo all'asse Y globale e l'asse Z parallelo ma controverso all'asse X globale. Da notare quindi che per i pilastri la "base" è il lato parallelo a Y. Le sollecitazioni ed i carichi in coordinate locali negli ELEMENTI BIDIMENSIONALI e nei MURI sono riferiti ad una terna destra cartesiana locale così definita: - origine nel primo nodo dell'elemento; - asse X coincidente con la congiungente il primo ed il secondo nodo dell'elemento; - asse Y definito come prodotto vettoriale fra il versore dell'asse X e il versore della congiungente il primo e il quarto nodo. Asse Z a formare con gli altri due una terna destrorsa. Praticamente un elemento verticale con l'asse X locale coincidente con l'asse X globale ha anche gli altri assi locali coincidenti con quelli globali. Rotazioni e momenti Seguendo il principio adottato per tutti i carichi che sono positivi se CONTROVERSI agli assi, anche i momenti concentrati e le rotazioni impresse in coordinate globali risultano positivi se CONTROVERSI al segno positivo delle rotazioni. Il segno positivo dei momenti e delle rotazioni è quello orario per l'osservatore posto nell'origine: X ruota su Y, Y ruota su Z, Z ruota su X. In pratica è sufficiente adottare la regola della mano destra: col pollice rivolto nella direzione dell'asse, la rotazione che porta a chiudere il palmo della mano corrisponde al segno positivo. Normativa di riferimento La normativa di riferimento è la seguente: - Legge n. 64 del 2/2/ Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. - D.M. del 24/1/ Norme tecniche relative alle costruzioni sismiche. - Legge n del 5/11/ Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica. - D.M. del 14/2/ Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in c.a. normale e precompresso e per le strutture metalliche. - D.M. del 9/1/ Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in c.a. normale e precompresso e per le strutture metalliche. - D.M. del 16/1/ Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche. - Circolare n del 30/7/ Legge n. 219 del 14/5/ Art Istruzioni relative al rafforzamento degli edifici in muratura danneggiati dal sisma. - Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia - Legge Regionale n. 30 del 20/6/ Documentazione tecnica per la progettazione e direzione delle opere di riparazione degli edifici - Documento Tecnico n. 2 - Raccomandazioni per la riparazione strutturale degli edifici in muratura. - D.M. del 20/11/ Norme Tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento. - Norme Tecniche C.N.R. n del 18/4/ Costruzioni di acciaio - Istruzioni per il calcolo, l'esecuzione, il collaudo e la manutenzione. - Norme Tecniche C.N.R. n del 14/12/ Istruzioni per il progetto, l'esecuzione ed il controllo delle strutture prefabbricate in conglomerato cementizio e per le strutture costruite con sistemi industrializzati di acciaio - Istruzioni per il calcolo, l'esecuzione, il collaudo e la manutenzione. 9

11 - Circolare n. 65 del 10/4/ Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche" di cui al D.M. del 16/1/ Eurocodice 5 - Progettazione delle strutture di legno. - DIN Metodi di verifica per il legno. - D.M. del 14/1/ Norme tecniche per le costruzioni. Le verifiche degli elementi di fondazione sono eseguite utilizzando l'approccio 2. - Circolare n. 617 del 2/2/ Istruzioni per l'applicazione delle "Nuove norme tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. del 14/1/2008. Unità di misura Le unità di misura adottate sono le seguenti: - lunghezze : m - forze : kg - masse : kg massa - temperature : gradi centigradi - angoli : gradi sessadecimali o radianti Geometria Elenco vincoli nodi Simbologia Vn = Numero del vincolo nodo Comm. = Commento Sx = Spostamento in dir. X (L=libero, B=bloccato, E=elastico) Sy = Spostamento in dir. Y (L=libero, B=bloccato, E=elastico) Sz = Spostamento in dir. Z (L=libero, B=bloccato, E=elastico) Rx = Rotazione intorno all'asse X (L=libera, B=bloccata, E=elastica) Ry = Rotazione intorno all'asse Y (L=libera, B=bloccata, E=elastica) Rz = Rotazione intorno all'asse Z (L=libera, B=bloccata, E=elastica) RL = Rotazione libera Ly = Lunghezza (dir. Y locale) Lz = Larghezza (dir. Z locale) Kt = Coeff. di sottofondo su suolo elastico alla Winkler Vn Comm. Sx Sy Sz Rx Ry Rz RL Ly Lz Kt Vn Comm. Sx Sy Sz Rx Ry Rz RL Ly <kg/cmc> 1 Libero L L L L L L 2 Incastro B B B B B B 4 CARRELLO L L B L L L Elenco nodi Simbologia Nodo = Numero del nodo X = Coordinata X del nodo Y = Coordinata Y del nodo Z = Coordinata Z del nodo Imp. = Numero dell'impalcato Vn = Numero del vincolo nodo Lz Kt <kg/cmc> Nodo X Y Z Imp. Vn Nodo X Y Z Imp. Vn Nodo X Y Z Imp. Vn

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13 Elenco materiali Simbologia Mat. = Numero del materiale Comm. = Commento P = Peso specifico E = Modulo elastico G = Modulo elastico tangenziale ν = Coeff. di Poisson α = Coeff. di dilatazione termica Mat. Comm. P E G <kg/mc> <kg/cmq> <kg/cmq> ν α 1 Calcestruzzo E-005 Elenco sezioni aste Simbologia Sez. = Numero della sezione Comm. = Commento Tipo = Tipologia 2C = Doppia C lato labbri 2Cdx = Doppia C lato costola 2I = Doppia I 2L = Doppia L lato labbri 2Ldx = Doppia L lato costole C = C Cdx = C destra Cir. = Circolare Cir.c = Circolare cava I = I L = L Ldx = L destra Om. = Omega Pg = Pi greco Pr = Poligono regolare Prc = Poligono regolare cavo Pc = Per coordinate Ia = Inerzie assegnate R = Rettangolare Rc = Rettangolare cava T = T U = U Ur = U rovescia V = V Vr = V rovescia Z = Z Zdx = Z destra Ts = T stondata Ls = L stondata Cs = C stondata Is = I stondata Me Dis. = Disegnata = Membratura G = Generica T = Trave P = Pilastro Ver. = Verifica prevista N = Nessuna C = Cemento armato A = Acciaio L = Legno B = Base H = Altezza Ma = Numero del materiale C = Numero del criterio di progetto Ccol = Numero del criterio di progetto collegamento Sez. Comm. Tipo Me Ver. B <cm> H <cm> Ma C Ccol 1 R P C Cordoli di solaio 30x24 R G N Trave di bordo 50x64 R T C

14 4 Travi a ricalo 30x50 interne R T C Travi 45x24 su aggetto lato ingresso R T C R G N Trave 30x100 di bordo ultimo piano R T C TRAVE 30x100 ballatoio ingresso R T C Travi 60x24 di bordo a livello del ballatoio di ingresso R T C Trave su copertura scala 50x50 R T C R P C Trave interpiano scale 50x24 R T C Travi a ricalo 30x50 R G N Elenco vincoli aste Simbologia Va = Numero del vincolo asta Comm. = Commento Tipo = Tipologia SVI = Definizione di vincolamenti interni ELA = Vincolo su suolo elastico alla Winkler BIE-RTC = Biella resistente a trazione e a compressione BIE-RC = Biella resistente solo a compressione BIE-RT = Biella resistente solo a trazione Ni = Sforzo normale nodo iniziale (0=sbloccato, 1=bloccato) Tyi = Taglio in dir. Y locale nodo iniziale (0=sbloccato, 1=bloccato) Tzi = Taglio in dir. Z locale nodo iniziale (0=sbloccato, 1=bloccato) Mxi = Momento intorno all'asse X locale nodo iniziale (0=sbloccato, 1=bloccato) Myi = Momento intorno all'asse Y locale nodo iniziale (0=sbloccato, 1=bloccato) Mzi = Momento intorno all'asse Z locale nodo iniziale (0=sbloccato, 1=bloccato) Nf = Sforzo normale nodo finale (0=sbloccato, 1=bloccato) Tyf = Taglio in dir. Y locale nodo finale (0=sbloccato, 1=bloccato) Tzf = Taglio in dir. Z locale nodo finale (0=sbloccato, 1=bloccato) Mxf = Momento intorno all'asse X locale nodo finale (0=sbloccato, 1=bloccato) Myf = Momento intorno all'asse Y locale nodo finale (0=sbloccato, 1=bloccato) Mzf = Momento intorno all'asse Z locale nodo finale (0=sbloccato, 1=bloccato) Kt = Coeff. di sottofondo su suolo elastico alla Winkler Va Comm. Tipo Ni Tyi Tzi Mxi Myi Mzi Nf Tyf Tzf Mxf Myf Mzf Kt <kg/cmc> 1 Inc+Inc SVI Elenco aste Simbologia Asta = Numero dell'asta N1 = Nodo iniziale N2 = Nodo finale Sez. = Numero della sezione Va = Numero del vincolo asta Par. = Numero dei parametri aggiuntivi Rot. = Rotazione FF = Filo fisso Dy1 = Scost. filo fisso Y1 Dy2 = Scost. filo fisso Y2 Dz1 = Scost. filo fisso Z1 Dz2 = Scost. filo fisso Z2 Kt = Coeff. di sottofondo su suolo elastico alla Winkler Asta N1 N2 Sez. Va Par. Rot. FF Dy1 Dy2 Dz1 Dz2 Kt <grad> <cm> <cm> <cm> <cm> <kg/cmc>

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20 Elenco tipi elementi bidimensionali Simbologia Tb = Numero del tipo muro/elemento bidimensionale Comm. = Commento Tipo = Tipologia F = Flessionale M = Membranale W-RC = Winkler resistente solo a compressione W-RTC = Winkler resistente a trazione e a compressione Uso = Utilizzo G = Generico P = Parete S = Soletta/Platea N = Nucleo M = Muratura L = Pilastro Mat. = Numero del materiale Crit. = Numero del criterio di progetto Spess. = Spessore Kt = Coeff. di sottofondo su suolo elastico alla Winkler Tb Comm. Tipo Uso Mat. Crit. Spess. <cm> Kt <kg/cmc> 1 F G PERETE CONTRO TERRA F P SOLETTE F S PARETE BALLATOIO INGRESSO F G Elenco elementi bidimensionali Simbologia Bid. = Numero del muro/elemento bidimensionale Tb = Numero del tipo muro/elemento bidimensionale N1 = Nodo 1 N2 = Nodo 2 N3 = Nodo 3 N4 = Nodo 4 FF = Filo fisso Dy1 = Scost. filo fisso Y1 Dy2 = Scost. filo fisso Y2 Kt = Coeff. di sottofondo su suolo elastico alla Winkler Bid. Tb N1 N2 N3 N4 FF Dy1 Dy2 Kt Bid. Tb N1 N2 N3 N4 FF Dy1 Dy2 Kt <cm> <cm> <kg/cmc> <cm> <cm> <kg/cmc>

21 Elenco tipi solai Simbologia Ts = Numero del tipo solaio Comm. = Commento Qps = Carico permanente strutturale Qpn = Carico permanente non strutturale Qa = Primo carico accidentale Qa2 = Secondo carico accidentale Qa3 = Terzo carico accidentale Rip. ter. = Ripartizione su aste terminali Rip. int. = Ripartizione su aste interne s = Coeff. di riduzione Hs = Altezza solaio Sc = Spessore cappa Crit. = Numero del criterio di progetto Ts Comm. Qps Qpn Qa Qa2 Qa3 Rip. ter. Rip. int. s Hs Sc Crit. <kg/mq> <kg/mq> <kg/mq> <kg/mq> <kg/mq> <cm> <cm> 1 SOLAIO TIPO DI PIANO BALLATOI COPERTURA PIANA Copertura due solai Vetromattone Elenco solai Simbologia Sol. = Numero del solaio Ts = Numero del tipo solaio Ord. = Orditura Nodi = Nodi del solaio Sol. Ts Ord. Nodi 20