Consolidamento di edifici esistenti in cemento armato. 2S.I. s.r.l.

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1 Consolidamento di edifici esistenti in cemento armato 2S.I. s.r.l. Ing. Marco Pizzolato Ing. Gennj Venturini

2 Introduzione Una volta modellato un edificio esistente è possibile assegnare le armature ed effettuarne la verifica. È possibile verificare un edificio esistente con 2 metodi Metodo dello spettro elastico (q=1) Metodo dello spettro di progetto (q=1,5~3) 2

3 Introduzione Si considera un edificio già modellato, nel quale sono state assegnate le armature attraverso gli schemi armatura e si è impostata la verifica con il fattore di struttura q=1,5 PRO_SAP consente di individuare gli elementi non verificati con il consueto menu delle verifiche SLU Un nuovo menu individua anche le cosiddette «carenze ante operam» 3

4 Individuazione carenze ante-operam 4

5 Individuazione carenze ante-operam Le carenze ante operam sono graficizzate in termini di sollecitazioni sia in termini di area del ferro mancante per fare risultare le verifiche soddisfatte. In fase di definizione degli interventi sarà disponibile un anteprima dell incremento di taglio conseguibile con ciascun rinforzo, da confrontare con la carenza ante operam. 5

6 Introduzione Una volta controllata la situazione «ante-operam» è possibile definire gli interventi di consolidamento e verificare la situazione «post-operam» Il DM 2008 prevede 3 tipi di intervento Incamiciatura in CA Incamiciatura in acciaio e beton plaquè Fasciatura con FRP PRO_SAP li gestisce tutti 6

7 Introduzione Normativa di riferimento: NTC 14/2/2008 CNR-DT 200 (2004) CNR-DT 200 (R1/2012) Linee guida per la Progettazione, l Esecuzione ed il Collaudo di Interventi di Rinforzo di strutture di c.a., c.a.p. e murarie mediante FRP (Documento approvato il 24 luglio 2009 dall assemblea Generale Consiglio Superiore LL PP) Inoltre: Linee guida per riparazione e rafforzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni. Dipartimento Protezione Civile ~ ReLUIS 7

8 Incamiciatura in c.a. 8

9 Incamiciatura in c.a. È sufficiente aggiungere all archivio delle sezioni quella che si intende utilizzare come sezione rinforzata 9

10 Incamiciatura in c.a. Con il pulsante «edita proprietà» sarà possibile specificare che si tratta di una sezione con rinforzi 10

11 Incamiciatura in c.a. 11

12 Incamiciatura in c.a. Gli sviluppatori stanno valutando la possibilità di gestire 2 materiali diversi: Il materiale del pilastro interno esistente Il materiale esterno dell incamiciatura In ogni caso il rinforzo si deve estendere per tutta la lunghezza del D2 12

13 Incamiciatura in acciaio 13

14 Incamiciatura in acciaio Per prima cosa è necessario definire l archivio dei rinforzi PRO_SAP consente di definire: rinforzi in acciaio di tipologia CAM rinforzi in acciaio con angolari e calastrelli 14

15 Incamiciatura in acciaio 15

16 Incamiciatura in acciaio Con il pulsante «edita proprietà» sarà possibile specificare che si tratta di una sezione con rinforzi 16

17 Incamiciatura in acciaio 17

18 Incamiciatura in acciaio È possibile selezionare il rinforzo definito nell archivio dei rinforzi L incamiciatura in acciaio può svilupparsi per tutta la lunghezza dell elemento D2 o solo per una parte Si può considerare anche l incremento di resistenza flessionale, se l incamiciatura è adeguatamente ancorata 18

19 Placcatura e fasciatura con materiali compositi 19

20 Rinforzi con FRP Obiettivo: rinforzare tutti i pilastri nelle zone di potenziale formazione dei danneggiamenti Normativa di riferimento: NTC 14/2/2008 CNR-DT 200 (2004) CNR-DT 200 (R1/2012) Linee guida per la Progettazione, l Esecuzione ed il Collaudo di Interventi di Rinforzo di strutture di c.a., c.a.p. e murarie mediante FRP (Documento approvato il 24 luglio 2009 dall assemblea Generale Consiglio Superiore LL PP )

21 Rinforzi in FRP Per prima cosa è necessario definire l archivio dei rinforzi 21

22 Introduzione Proprietà dei fibrorinforzi (CNR_DT_200) Matrice polimerica (resine termoindurenti es. epossidica) + Fibre di rinforzo (fibre in carbonio, vetro ) + Interfase (migliora l aderenza tra fibra e matrice) = COMPOSITO Monostrato (da μm a mm) Multistarto (da 0.1 cm a cm)

23 Introduzione Proprietà dei fibrorinforzi (CNR_DT_200) La resistenza specifica (resistenza/densità) dei compositi può assumere valori fino a quattro volte superiori rispetto a quelli esibiti dai materiali tradizionali

24 Principi generali del progetto di Rinforzo Coefficienti parziali di sicurezza sui materiali Per gli stati limite ultimi, possibili valori da attribuire ai coefficienti parziali γ m, che nel caso dei materiali e dei prodotti di composito fibrorinforzato vengono denotati con γ f, sono suggeriti nella Tabella 3-2, distinguendo i casi in cui il collasso avviene per rottura del materiale o per delaminazione: Dove:

25 Principi generali del progetto di Rinforzo Coefficienti parziali γ Rd per i modelli di resistenza Per gli stati limite ultimi i valori suggeriti per i coefficienti parziali γ Rd dei diversi modelli di resistenza sono riportati Tabella 3-3.

26 Principi generali del progetto di Rinforzo Azioni ambientali e fattore di conversione ambientale η a Le proprietà meccaniche (per esempio la resistenza a trazione, la deformazione ultima ed il modulo di elasticità normale) di alcuni sistemi di FRP degradano in presenza di determinate condizioni ambientali quali: ambiente alcalino, umidità (acqua e soluzioni saline), temperature estreme, cicli termici, cicli di gelo e disgelo, radiazioni ultraviolette (UV).

27 Disposizione dei rinforzi Modalità di applicazione: Discontinua: con spazi vuoti tra strisce discontinue Continua: le strisce sono adiacenti l una all altra, il rinforzo assume la configurazione di un foglio Le CNR considerano due possibili casi di applicazione delle fibre: Ad U: applicazione con continuità delle fibre sul lembo inferiore e sui bordi laterali della sezione In avvolgimento: le fibre sono disposte con continuità su tutti i lati della sezione Travi Pilastri

28 Rinforzo a flessione Il progetto allo SLU richiede il dimensionamento del rinforzo di FRP in modo che il momento sollecitante di progetto, MSd, e quello resistente di progetto della sezione rinforzata, MRd, soddisfino la disequazione: M sd M Rd Dove: M sd = momento sollecitante di progetto M Rd = momento resistente di progetto

29 Rinforzo a flessione Si ipotizza che la rottura per flessione si manifesti quando si verifica una delle seguenti condizioni: raggiungimento della massima deformazione plastica nel calcestruzzo compresso, ε cu, come definita dalla Normativa vigente; raggiungimento di una deformazione massima nel rinforzo di FRP, εfd, calcolata come: εfd a. fk ; εfdd f Dove: ε fk : deformazione caratteristica a rottura del rinforzo ε fdd : deformazione massima per la delaminazione intermedia f fdd,2 : resistenza di progetto alla deliminazione del rinforzo in FRP = min η ε γ ε fdd = f fdd,2 E f

30 Resistenza di progetto a taglio La resistenza di progetto a taglio dell elemento rinforzato può essere valutata attraverso la seguente relazione: Dove: VRd,s: contributo è il contributo dell armatura trasversale di acciaio, da valutarsi in accordo con la Normativa vigente ponendo l angolo di inclinazione delle fessure da taglio rispetto all asse dell elemento, θ pari a 45 ; VRd,f: contributo a taglio fornito dai fibrorinforzi VRd,c: è la resistenza della biella compressa di calcestruzzo

31 Rinforzi FRP Con il pulsante «edita proprietà» sarà possibile specificare che si tratta di una sezione con rinforzi 31

32 Rinforzi FRP 32

33 Rinforzi FRP È possibile selezionare il rinforzo definito nell archivio dei rinforzi Può svilupparsi per tutta la lunghezza dell elemento D2 o solo per una parte Si può considerare anche l incremento di resistenza flessionale 33

34 Rinforzi dei nodi trave-pilastro Oltre ai rinforzi per flessione e taglio, sono disponibili i rinforzi dei nodi Analogamente ai rinforzi degli elementi D2 sono disponibili: Confinamento in c.a. (è sufficiente dare le informazioni sulle staffe) Piastra in acciaio (è sufficiente dare le informazioni sulla piastra di nodo) Rinforzi FRP (è sufficiente individuare il tipo di rinforzo) 34

35 Rinforzi dei nodi trave-pilastro 35

36 Verifiche Post-Operam Sia per le travi che per i pilastri sono disponibili le verifiche post-operam all interno di un unico modello di calcolo PRO_SAP 36

37 Grazie per l attenzione! 37

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