Indice. La concezione strutturale del "sistema scatolare" I meccanismi di danno. Parte III 3Muri ML. Parte IV Altre verifiche locali

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3 3 Indice Parte I Parte II La concezione strutturale del "sistema scatolare" 4 I meccanismi di danno 5 Parte III 3Muri ML Parte IV Altre verifiche locali 7 11

4 4 1 3Muri La concezione strutturale del "sistema scatolare" Le strutture in muratura hanno dimostrato di resistere bene al terremoto grazie alla capacità di resistenza fornita dal cosiddetto comportamento scatolare. Le pareti in muratura offrono infatti una resistenza alle forze orizzontali nel loro piano medio (2) decisamente superiore a quella offerta per carichi ortogonali al piano (1) al punto che questa componente può essere trascurata. Se le pareti ed i solai sono solidalmente collegati tra loro la resistenza globale è rilevante. Per comprendere bene questo concetto è sufficiente esaminare una semplice scatola realizzata in carta: 1) ogni parete, cioè ogni foglio esaminato singolarmente, offre scarsa resistenza alle sollecitazioni; 2) collegando le pareti tra loro si ottiene un considerevole aumento di resistenza; 3) la presenza di un elemento orizzontale (coperchio) aumenta ancora la resistenza globale; 4) la ragione di questa capacità offerta dal comportamento scatolare è comprensibile considerando che ogni forza può essere scomposta in due componenti parallele ai piani delle pareti sfruttando in questo modo la massima capacità di resistenza di ogni singola parete. Perché questo si realizzi è però necessario che le pareti siano ben collegate tra loro. Anche in questo esempio si vede chiaramente come l'inserimento di una terza parete verticale irrigidisce immediatamente la struttura fornendo capacità di sopportare spinte orizzontali.

5 La concezione strutturale del "sistema scatolare" A seconda della direzione del terremoto, sono efficaci solo le pareti disposte parallelamente alla direzione del sisma in quanto sollecitate nel piano. Le altre non offrono resistenza ai carichi in quanto sollecitate fuori dal loro piano. In una costruzione in muratura è possibile identificare molteplici strutture resistenti a seconda della condizione di carico considerata. Tuttavia possono essere identificati come elementi resistenti le pareti verticali e gli orizzontamenti (intendendo con tale termine la categoria più ampia di solai, volte, coperture) sia pure con un diverso comportamento a seconda della sollecitazione considerata. La necessità di ammorsamento tra le pareti e con i solai consente inoltre la migliore distribuzione dei carichi verticali trasmessi non solo nella zona di incidenza ma anche in zone limitrofe. 2 I meccanismi di danno Il primo requisito indispensabile per la sicurezza delle strutture in muratura è che sia garantita l integrità della tessitura. Murature costituite da materiale incoerente possono raggiungere il collasso prima che si manifesti qualsiasi meccanismo in grado di offrire una resistenza apprezzabile. Verificate questa caratteristica, l'osservazione dei danni causati da eventi sismici evidenzia altri due possibili meccanismi di danno. 5

6 6 3Muri Il primo comprende il collasso delle pareti fuori dal piano medio per forze agenti perpendicolarmente ad esso, il secondo prende in esame il comportamento della parete nel piano medio. Generalmente il primo tipo di meccanismo produce danni locali con espulsione di parte o della intera parete, quindi l'analisi è localizzata e limitata alle zone potenzialmente critiche, trattandosi quindi dello studio di cinematismi locali. Il secondo tipo di meccanismo coinvolge l'intera struttura ed è quindi un'analisi di tipo globale. In figura si vedano esempi reali di danneggiamenti di strutture muratura per meccanismi di danno di modo I. L'effetto del danno è spesso limitato ad una zona relativamente modesta con il collasso e l'espulsione della zona interessata.

7 I meccanismi di danno Nel caso del meccanismo di modo II, il danneggiamento è più diffuso e interessa ampie superfici. Dall'esame di queste immagini è possibile individuare uno schema a telaio costituito dalle parti resistenti in muratura. 3 3Muri ML 3Muri ML è un modulo di calcolo interno al programma 3Muri dedicato alla valutazione della sicurezza dell'edificio nei confronti di meccanismi locali, come prescritto nelle Normative Tecniche al paragrafo Il modulo 3Muri ML sfrutta la versatilità e l ergonomia dell input del programma 3Muri per definire un modello spaziale su cui indagare i meccanismi possibili, liberamente definiti dal progettista. 7

8 8 3Muri La definizione dei meccanismi locali è realizzata partendo dal modello globale definito ai fini del calcolo push-over, da cui si ricabvano direttamente le caratteristiche geometriche della struttura e i carichi delle murature e dei solai. L'ambiente di lavoro è diviso in tre aree grafiche: Prospetto di parete In questo ambiente è possibile l'input del meccanismo mediante l'inserimento dei blocchi rigidi e dei vincoli tra i singoli elementi ed il resto della struttura. Pianta della parete Evidenziando in pianta le porzioni interessate dal meccanismo è subito individuabile nel complesso strutturale. Sezione deformata Nella vista di sezione è verificabile il corretto input attraverso l'individuazione della posizione dei vincoli e della configurazione deformata. La deformazione della parete permette di verificare visivamente che l'input del meccanismo sia stato eseguito correttamente. Normalmente un edificio può essere interessato da differenti meccanismi ritenuti significativi la cui scelta non può che essere definita dall'operatore sulla base della sua sensibilità. Per agevolarne l'input e la presentazione dei risultati, ai singoli meccanismi è possibile assegnare un nome identificativo che ne facilita la selezione e la memorizzazione. I blocchi rigidi che definiscono il meccanismo, sono inseribili tracciando una poligonale chiusa di forma generica. La genericità della forma, permette di seguire in modo più aderente il quadro fessurativo rilevato in base alle indagini eseguite in sito. In questo modo è possibile inserire meccanismi dotati di qualsiasi forma e genericità.

9 3Muri ML La genericità della forma dei blocchi cinematici, può interessare pareti differenti in modo da seguire il più possibile la complessità della struttura. Se si desidera esaminare un caso di ribaltamento di una porzione di muratura come quella rappresentata nella figura a lato, il caso da esaminare sarà quello di un blocco che ruota intorno all'asse X-X. In corrispondenza di tal punto si dovrà inserire un vincolo tra un blocco cinematico e una porzione di muratura che resta ferma. In tal caso si dovrà inserire un vincolo di tipo "Cerniera Esterna". In caso di flessione verticale, il blocco inferiore è direttamente appoggiato su una porzione non deformata della muratura. In posizione E-E si inserirà la "Cerniera Esterna" In posizione I-I confluiscono due blocchi, si inserirà la "Cerniera Interna". In posizione A-A il meccanismo deformativo non permetterà alcun spostamento di fuoripiano. I punti di tale parete potranno spostarsi solo verticalmente nel piano della parete, si inserirà un "Appoggio". 9

10 10 3Muri I risultati di questo calcolo prevedono sia la verifica a stato limite di vita (SLV) che a stato limite di danno (SLD), anche se la norma prevede soltanto la prima analisi. * * a >a 0 0-min * a 0-min = ag S / q * a S ψ γ 0-min = e ( T 1 ) ( Z ) / q * a : accelerazione sismica 0 spettrale di attivazione del meccanismo a : è funzione della probabilità di g superamento dello stato limite scelto e della vita di riferimento come definiti al 3.2 delle NTC; S : definito al delle NTC ; q : fattore di struttura, assunto uguale a 2.0 S e ( T ) : spettro elastico definito nel delle NTC, funzione della probabilità di superamento dello stato limite scelto (in questo caso 63%) e del periodo di riferimento VR come definiti al 3.2. delle NTC, calcolato per il periodo T1; ψ ( Z ) : primo modo di vibrazione nella direzione considerata, normalizzato ad uno in sommità all edificio; in assenza di valutazioni più accurate puo essere assunto ψ (Z)=Z/H, dove H è l altezza della struttura rispetto alla fondazione; γ : coefficiente di partecipazione modale (in assenza di valutazioni più accurate puo essere assunto γ =3N/ (2N+1), con N numero di piani dell edificio).

11 Altre verifiche locali 4 11 Altre verifiche locali Il programma ET effettua ulteriore verifiche su singoli elementi per i progetti in cui è il progetto è classificabile come Intervento locale e non adeguamento e miglioramento. Si segnalano le seguenti verifiche: Calcolo architrave acciaio Calcolo architrave muratura Calcolo ancoraggi Calcolo telaio porte finestre Per ulteriori informazioni consultare la documentazione relativa al programma ET Engineering Tools.

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