PROGETTO ESECUTIVO CORPO

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1 COMUNE DI CASAGIOVE (CASERA) INERVENI DI ADEGUAMENO SRUURALE ED ANISISMICO SULL EDIFICIO SCOLASICO SCUOLA CARUSO IN VIA MANZONI OPCM n 3927/2011 DPCM del 28/10/ PROGEO ESECUIVO CORPO AV. S1 RELAZIONE ECNICA DI CALCOLO Il progettista: (arch.. Francesco Cacace) Visti : Data: Dicembre 2012 Agg.:

2 PARE I IDENIFICAZIONE DEL FABBRICAO I.1. PREMESSE Il presente lavoro ha per oggetto il progetto di miglioramento sismico dell edifico pubblico denominato Scuola elementare Caruso sito nel Comune di Casagiove (CE). Le attività di progettazione per la riduzione della vulnerabilità sismica sono state condotte ai sensi delle Norme ecniche sulle Costruzioni D.M e della Circolare n.617 del 2/02/2009 e si è sviluppata secondo tre principali fasi che vengono di seguito descritte: 1) La prima fase è quella conoscitiva del fabbricato oggetto dell incarico, che è avvenuta attraverso la raccolta di dati tecnico-amministrativi, sopralluoghi finalizzati all individuazione delle carenze strutturali ed esecuzione del piano indagini; 2) la seconda fase consiste nella modellazione strutturale, necessaria alla valutazione numerica della vulnerabilità sismica dell immobile nello stato di fatto, attraverso la valutazione degli indicatori di rischio; 3) la terza fase consiste nell individuare gli interventi di miglioramento sismico sulla base delle analisi condotte nello stato di fatto e valutare gli indicati di sicurezza nello stato di progetto. I.2. RACCOLA DAI E DOCUMENAZIONE ECNICO-AMMINISRAIVA DELL EDIFICIO La raccolta di tutti i documenti progettuali, costruttivi, di collaudo e di manutenzione straordinaria eventualmente reperibili, può fornire notizie importanti per la scelta del programma delle indagini da eseguire e del livello di conoscenza da adottare nelle analisi strutturali. La ricerca della documentazione del progetto originario presso le Amministrazioni competenti ha prodotto scarsi risultati. Nello specifico lo scrivente segnala che è stato possibile reperire unicamente un rilievo architettonico redatto in occasione di interventi di manutenzione straordinaria e della costruzione del passaggio coperto in.c.a. I.3. DESCRIZIONE DEL MANUFAO Dall esame delle caratteristiche architettoniche e costruttive dell immobile è possibile dedurre l età della costruzione che con ogni probabilità risale all'immediato dopoguerra. Il fabbricato presenta una struttura mista, infatti esso è costituito prevalentemente da una struttura muraria in tufo con orizzontamenti in latero-cemento, ma il corridoio porticato prospiciente il cortile interno è sorretto da pilastri in c.a. Esso fa parte di un complesso scolastico che include anche un altro manufatto, 2

3 presumibilmente antecedente, con struttura portante in muratura, al quale è collegato per mezzo di un passaggio coperto in c.a. di più recente realizzazione e giuntato dai due corpi di fabbrica. Il lotto sul quale insiste la scuola è posizionato in un contesto urbano delimitato a Nord da Via A.Manzoni, ad Est da Via Ugo Foscolo, ad Ovest da una strada privata mentre a Sud da fabbricati privati. L edificio ha una forma in pianta rettangolare, di dimensioni 32x 9,3m. La superficie del lotto risulta pianeggiante ed il piano di calpestio risulta rialzato dal p.c. di circa 0,80m. La superficie lorda in pianta è di circa 300 mq e la copertura, in latero-cemento, è posta ad una quota di circa 5 m, realizzando un volume complessivo di circa 1.500mc. Il fabbricato, ha subito alcune scosse sismiche anche di forte intensità senza però subire danneggiamenti significativi. Di seguito si riportano le informazioni reperite dalle banche dati del GND : Is Area epicentrale Io Mw Anno Mese Giorno 6-7 Irpinia Irpinia-Basilicata BAIANO Appennino abruzzese IRPINIA MAESE I.4. RILIEVO Un aspetto fondamentale per l acquisizione dei dati necessari a mettere appunto un modello di calcolo di un edificio esistente è costituito dalle operazioni di rilievo della geometria strutturale. A tale fine sono stati effettuati più sopralluoghi finalizzati all acquisizione di tutte le misure metriche dei setti murari sismo resistenti. Durante i suddetti sopralluoghi, grazie anche all esecuzione del piano indagini, si sono acquisite informazioni, relative agli elementi costruttivi, determinanti ai fini di una corretta modellazione strutturale. Infine si sono riscontrati elementi di vulnerabilità della ostruzione attraverso l analisi delle carenze strutturali dalle quali, attraverso la scheda Medea per gli edifici ordinari in muratura, si è in 3

4 grado di valutare i possibili meccanismi di collasso sia nel piano che fuori dal piano. Di seguito si riportano i grafici relativi all individuazione del sistema costruttivo sismoresistente che nella fattispecie è realizzato da setti murari. PIANA SEZIONE RASVERSALE Nei paragrafi successivi vengono descritti con maggiore dettaglio sia i principali elementi costruttivi, che influiscono sulla modellazione, che le caratteristiche meccaniche dei materiali presenti in situ e costituenti la struttura in muratura sismoresistente. I.5. ELEMENI COSRUIVI E INQUADRAMENO DEL SISEMA COSRUIVO Per quanto concerne il sistema costruttivo, l edificio è classificabile come Edificio con struttura in muratura ordinaria e presenta una copertura piana di tipo pesante. In prima analisi è stata condotta una verifica per valutare se l edifico presenta i requisiti delle cosiddette costruzioni semplici ossia quegli 4

5 edifici che, oltre ad essere dotati di regolarità in pianta ed in elevazione, devono rispettare le caratteristiche descritte nel punto delle NC integrate con le caratteristiche rappresentate nei punti Di seguito vengono verificate tali caratteristiche: CARAERISICHE VERIFICA Le pareti strutturali della costruzione siano continue dalle 1 fondazioni alla sommità OK 2 Nessuna altezza interpiano sia superiore a 3.5 m NO Il numero dei piani non sia superiore a 3 (entro e fuori terra) per costruzioni in muratura 3 ordinaria OK La planimetria dell edificio sia inscrivibile in un rettangolo con rapporti fra lato minore e lato 4 maggiore non inferiore a 1/3 OK La snellezza della muratura, secondo l espressione riportata al punto (4.5.1) della NC, non sia 5 in nessun caso superiore a 12 OK 6 Il carico variabile per i solai non sia superiore a 3,00 kn/m 2 OK La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla NO distribuzione di masse e rigidezze Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 OK 7 Regolarità in pianta Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25% della dimensione totale della costruzione nella corrisponderete OK direzione Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente OK resistenti utti i sistemi resistenti verticali si estendono per tutta l altezza della costruzione OK 8 Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente senza bruschi cambiamenti dalla base alla sommità della Regolarità in altezza costruzione OK Eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo graduale da un orizzontamento al OK successivo, rispettando i limiti riportati al punto In ciascuna delle due direzioni siano previsti almeno due sistemi di pareti di lunghezza complessiva, al netto delle aperture, ciascuno non inferiore al 50% della dimensione della OK costruzione nella medesima direzione. In ciscuna delle due direzioni siano presenti pareti resistenti alle azioni orizzontali con interasse 10 non superiore a 7 m. NO Alla luce di quanto esposto, attenendosi letteralmente alle condizioni di regolarità indicate nella normativa tecnica. l edificio è da considerarsi strutturalmente non regolare in pianta e regolare in altezza. Inoltre dai sopralluoghi effettuati si è potuto osservare le tipologie degli elementi strutturali che influiscono sul comportamento sismico dell edifico e che vengono di seguito descritte: IPOLOGIA ORIZZONAMENI: La tipologia e l orditura degli orizzontamenti sono state valutate con indagini a vista, seguendo anche i criteri e le tecniche costruttive dell epoca. Gli orizzontamenti sono 5

6 stati considerati dotati di sufficiente rigidezza e resistenza nel loro piano essendo costituiti da solai in latero-cemento di adeguato spessore e risultando efficacemente collegati alle pareti con cordoli in c.a. a tutto spessore. Nello specifico si sottolinea che la presenza di un piano rigido, quale il solaio in c.a., distribuisce le forza sismiche i vari setti murari in funzione della rigidezza di questi mentre nel caso di solai deformabili nel proprio piano le forze sismiche che graveranno su ciascun setto murario risultano proporzionali solo alla massa associata all area di influenza gravante su di esso. CORDOLI DI PIANO: è stata rilevata la presenza di cordoli in c.a a tutto spessore al livello dei solai. AMMORSAMENI RA MURI OROGONALI: Il grado di ammorsamento tra muri ortogonali è stato possibile verificarlo solo in alcuni casi, ma sulla base di analoghe costruzioni presenti in sito si ritiene che è stato discretamente realizzato. PARE DI SRUURA IN C.A. : sulla base delle indagini eseguite, si son potuta conoscere le caratteristiche meccaniche degli elementi strutturali in c.a., si sono inoltre rilevate sommarie informazioni sulle armature. Sono state effettuate infatti indagini pacometriche e sclerometriche, oltre ad un carotaggio sulla trave e sul pilastro. Si riporta in allegato la relazione di indagine diagnostica. IPOLOGIA MURAURA: il riconoscimento della tipologia e tessitura muraria è avvenuto essenzialmente attraverso un esame a vista e confrontando con i risultati ottenuti durante la prova di martinetto doppio eseguita sull altro corpo di fabbrica. I paramenti murari risultano costituiti da blocchi di tufo con buona tessitura e malta cementizia tipo M1. Alla luce degli elementi conoscitivi acquisiti nel corso dei sopralluoghi e delle indagini effettuate si riportano di seguito le principali carenze strutturali e elementi di vulnerabilità riscontrati: ELEMENI DI VULNERABILIA E CARENZE SRUURALI 1 ECCESSIVA DISANZA RA MURI RASVERSALI 2 ALA PERCENUALE DI FORAURA DEI SEI MURARI 3 BASSA PERCENUALE DI MURAURA RESISENE IN ENRAMBE LE DIREZIONI I.6. AGGREGAI EDILIZI L edificio oggetto di verifica non fa parte di un aggregato edilizio ma risulta collegato ad un altro corpo in c.a del complesso scolastico per mezzo di un passaggio coperto di più recente realizzazione. 6

7 La presenza di tale manufatto ha scarsa rilevanza in relazione alla vulnerabilità del fabbricato in muratura essendo questo per masse e rigidezza notevolmente superiore e comunque giuntato a norma. Non sono da escludersi effetti di martellamento localizzati essendo la tipologia e la geometria notevolmente diverse, tuttavia questa circostanza appare piuttosto improbabile. I.7. DEFINIZIONE DEL LIVELLO DI CONOSCENZA La conoscenza dell edificio in muratura risulta di fondamentale importanza ai fini di una adeguata analisi, e può essere conseguita con diversi livelli di approfondimento, in funzione dell accuratezza delle operazioni di rilievo, delle ricerche storiche, e delle indagini sperimentali. In particolare ai fini della scelta del tipo di analisi e dei valori dei fattori di confidenza, la norma al punto C8A.1.A.4, definisce i seguenti tre livelli di conoscenza: LC1 - Conoscenza Limitata: si intende raggiunto quando sono stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi ed indagini in situ limitate sulle proprietà dei materiali; LC2 - Conoscenza Adeguata: si intende raggiunto quando sono stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi ed indagini in situ estese sulle proprietà dei materiali; LC3 - Conoscenza Accurata: si intende raggiunta quando sono stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi ed indagini in situ esaustive sulle proprietà dei materiali. abella C8A.1.1 della Normativa ecnica Livelli di conoscenza in funzione dell informazione disponibile e conseguenti valori dei fattori di confidenza per gli edifici in muratura 7

8 Pertanto al fine di poter raggiungere uno dei livelli di conoscenza su descritti è necessario approfondire la conoscenza dei seguenti elementi: Geometria: deriva generalmente da operazioni di rilievo che comprendono: il rilievo piano per piano, di tutti gli elementi in muratura e di eventuali nicchie, cavità, canne fumarie, il rilievo delle volte (spessore e profilo), dei solai e della copertura (tipologia e orditura), delle scale (tipologia strutturale), la individuazione dei carichi gravanti su ogni elemento di parete e la tipologia delle fondazioni. Dettagli strutturali: sono relativi ai seguenti elementi: a) qualità del collegamento tra pareti verticali; b) qualità del collegamento tra orizzontamenti e pareti ed eventuale presenza di cordoli di piano o di altri dispositivi di collegamento; c) esistenza di architravi strutturalmente efficienti al di sopra delle aperture; d) presenza di elementi strutturalmente efficienti atti ad eliminare le spinte eventualmente presenti; e) presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità; f) tipologia della muratura (a un paramento, a due o più paramenti, con o senza collegamenti trasversali,...), e sue caratteristiche costruttive (eseguita in mattoni o in pietra, regolare, irregolare,...). Proprietà dei materiali: Particolare attenzione è riservata alla valutazione della qualità muraria, con riferimento agli aspetti legati al rispetto o meno della regola d arte. La valutazione delle proprietà dei materiali avviene attraverso ispezioni visive e prove dirette finalizzate alla valutazione della presenza o meno di elementi di collegamento trasversali (es. diatoni), la forma, tipologia e dimensione degli elementi, la tessitura, l orizzontalità delle giaciture, il regolare sfalsamento dei giunti, la qualità e consistenza della malta e le caratteristiche meccaniche ottenute da prove sperimentali eseguite sulla muratura stessa. Per l edificio in oggetto è stato effettuato un rilievo geometrico particolareggiato in cui sono riportati, piano per piano, tutti gli elementi in muratura, le nicchie, le cavità i solai e le coperture (tipologia ed orditura) le scale, le fondazioni, i dettagli costruttivi (c.f. avole di rilievo). Inoltre si evidenzia che non si sono riscontrati quadri fessurativi d interesse. Inoltre per quanto riguarda la caratterizzazione meccanica dei materiali, siccome la tessitura muraria è analoga a quella dell altro corpo di fabbrica, si sono considerati i dati ottenuti dalla prova di martinetto doppio e una prova di punzonamento su campione di malta, eseguite sul corpo uno, le cui modalità di esecuzione sono dettagliatamente descritte nell elaborato relativo alle prove. ali prove hanno fornito i dati di seguito sintetizzati: 8

9 Risultati ottenuti dalla prova di martinetto doppio eseguita dalla società GEO CONSULING S.r.l. Risultati ottenuti dalla prova di punzona mento su campione di malta eseguita dalla società GEO CONSULING S.r.l. 9

10 Nel caso specifico, per la valutazione del fattore di confidenza da adottare si utilizza l approccio definito nelle Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni, in altre parole si determinano diversi fattori parziali di confidenza sulla base dei coefficienti numerici riportati nella tabella seguente e i cui valori sono associati alle quattro categorie di indagine ed al livello di approfondimento in esse raggiunto: F = 1+ 4 C F Ck k = 1 abella 4.1. delle Linee Guida Definizione dei livelli di approfondimento delle indagini sui diversi aspetti della conoscenza e relativi fattori parziali di confidenza Per quanto evidenziato si ottiene: FAORE DI CAEGORIA DI LIVELLO DI APPROFONDIMENO CONFIDENZA INDAGINE PARZIALE Rilievo geometrico Rilievo geometrico completo, con restituzione grafica dei quadri fessurativi e deformativi F c1 = 0 Rilievo metrico e dei dettagli costruttivi Esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi F c2 = 0.06 Proprietà meccaniche dei materiali Parametri meccanici desunti da dati già disponibili F c3 = 0.12 Limitate indagini sul terreno e le fondazioni, in erreno e fondazioni assenza di dati geologici e disponibilità F c4 = 0.06 d informazione sulle fondazioni 10

11 F 4 = 1+ C F Ck k = 1 = 1+ ( ) = 1.24 Pertanto è possibile ritenere che il livello di conoscenza raggiunto è LC1 Conoscenza limitata e quindi nelle valutazioni si adotta un fattore di confidenza FC=1,35 da applicarsi ai parametri meccanici della muratura. I.8. CARAERIZZAZIONE SISMICA DEL SUOLO La classificazione della categoria del suolo di fondazione del sito studiato è stata eseguita in accordo a quanto prescritto dal D.M e s.m.i. e sulla base delle indagini geognostiche riportate nella relazione geotecnica allegata, alla quale si rimanda per maggiori approfondimenti, è stata stabilità l appartenenza del suolo alla categoria B Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs30 compresi tra 360 e 800 m/s (ovvero Nspt>50 nei terreni a grana grossa e cu>300kpa nei terreni a grana fina). Il fattore di amplificazione topografica St risulta essere pari a 1,0 in quanto non sussistono le condizioni di amplificazione locale indicate nella normativa. I.9. CARAERISICHE DEI MAERIALI Dai sopralluoghi e dal piano indagini eseguito si è potuto raccogliere i dati necessari per definire, ai sensi delle Norme ecniche 2008, le caratteristiche meccaniche della muratura, nonché l omogeneità e la tessitura muraria. ali dati sono indispensabili per la messa a punto di un modello strutturale idoneo ad un analisi statica non lineare. Nello specifico, per la valutazione delle caratteristiche meccaniche della muratura si è fatto ricorso ai dati ottenuti dalla prova di martinetto doppio, nonché alla bibliografia, con particolare riferimento alla Circolare integrativa del D.M. 2008, n.617 del 2/02/2009. In ordine a quest ultima è stato possibile riferire le caratteristiche meccaniche del materiale a quelle indicate per la tipologia muraria Muratura a conci di pietra tenera (tufo, calcarenite, ecc.). 11

12 ab. C8A.2.1 Circolare D.M Sebbene la prova di martinetto doppio ha rilevato che la resistenza a compressione è pari a 370 N/cm 2, appare opportuno assumere il valore più piccolo del range riportato nella suddetta tabella, in accordo a quanto previsto dalla normativa per il livello di conoscenza (LC1) raggiunto; pertanto: f m = 140N / cm τ 0 =,8N / 2 cm E = 900N / mm w = 16kN / m Nelle operazioni di verifica, i valori delle resistenze sono poi stati divisi per il fattore di confidenza associato al livello di conoscenza raggiunto : Per LC1 FC=

13 PARE III IDENIFICAZIONE DELLE AZIONI II.1. PREMESSE Nel seguente capitolo vengono descritte le procedure di calcolo per la determinazione dei carichi agenti sulla struttura sulla base di indagini visive e indicazioni costruttive riscontrate per edifici locali della medesima tipologia. Sostanzialmente tale analisi è tesa alla definizione dei carichi rappresentati dai solai in c.a., nonché di tutti gli altri carichi ritenuti significativi; inoltre come prescritto dalle norme verrà effettuata una stima del carico neve. II.2. DEERMINAZIONE DEI CARICHI SAICI AGENI SULLA SRUURA Nel seguente paragrafo vengono descritte le procedure di calcolo per la determinazione dei carichi statici agenti sulla struttura sulla base dei sopralluoghi effettuati e delle condizioni ambientali che caratterizzano il sito. Per la determinazione dell entità e della distribuzione spaziale e temporale dei sovraccarichi variabili si farà riferimento alla tabella 3.1.II del D.M in funzione della destinazione d uso: ab. 3.1.II NC 2008 Valori dei carichi di esercizio dei diversi edifici 13

14 Il solaio è realizzato mediante travetti in calcestruzzo armato precompresso e blocchi di laterizio con successivo getto di calcestruzzo con integrazione di armature per il completamento delle nervature e l esecuzione della soletta. L altezza del solaio è pari a 24 cm di cui 20 cm di nervature e 4 cm di soletta armata con rete elettrosaldata Ф8 10cm 10cm. Per quanto concerne il peso proprio strutturale dei solai in c.a. è stata considerata la sezione schematizzata nella seguente figura: Le grandezze geometriche sono le seguenti: L altezza del solaio ( H ) Lo spessore della soletta (s) L altezza delle pignatte (h) tale che h+s=h La larghezza del singolo travetto (b0) La larghezza della pignatta L interasse fra i travetti (i) pertanto il peso proprio strutturale per unità di superficie del solaio può essere calcolato come somma di tre aliquote: Peso dei travetti p t = b ( H s) 25 nt 0 n t = 1 / i = n travetti / m Peso pignatte p = b ( H s) γ n n p p = ( 1 b 0 n ) i e γ p = % foratura p t / Peso soletta p p p s = s 25 in definitiva per le tipologie di solaio individuate è possibile stimare il seguenti carichi fissi strutturali: P 2 st = pt + p p + ps = 3,00KN / m per i solai generici 14

15 P' 2 st = p' t + p' p + p' s = 4,00KN / m per il solaio atrio centrale Sintetizzando i carichi delle strutture portati agenti sull organismo sismo resistente sono: ANALISI DEI CARICHI (SOLAIO LAERO CEMENO PRIMO CALPESIO) Peso solaio in opera 3,00 KN/m 2 Massetto e pavimentazione 1,60 KN/m 2 Carico Accidentale 3,00 KN/m 2 ANALISI DEI CARICHI (SOLAIO LAERO CEMENO COPERURA) Peso solaio in opera 3,00 KN/m 2 Massetto e guaina 1,00 KN/m 2 Carico Accidentale (copertura praticabile) 0,50 KN/m 2 Carico da neve 0,60 KN/m 2 II.3. DEERMINAZIONE DEL CARICO DA NEVE Il carico neve agente sulle coperture è stato valutato con l espressione riportata al punto 3.4 della NC 2008 e di seguito descritta: q = µ s qsk C E C dove: q s è il carico neve sulla copertura µ è il coefficiente di forma della copertura q sk è il valore di riferimento del carico neve al suolo C E è il valore del coeff. di esposizione C i è il valore del coeff. termico Con riferimento alla mappa del carico neve al suolo si deduce la formulazione per valutare il carico di riferimento, per cui per la zona III ed una quota altimetrica del corpo di fabbrica a s < 200 m s.l.m.si ha: i In considerazione che l altitudine sul livello del mare della scuola comunale di Casagiove è pari a circa 100 m il valore di riferimento del carico neve è pari a: 15

16 / 0,60 / 0, ,51 0 m kn m kn a q s sk = + = Pertanto assumendo il coefficiente di forma pari a 0.8 e i coefficienti C E e C I posti uguali all unità si ha: q s = 0.60 x 0,8= 0,48 KN/m 2 Nelle analisi strutturali si assume un valore pari a 0,60 KN/m 2 II.4. COMBINAZIONI DELLE AZIONI NON SISMICHE Per l analisi del comportamento sismico dell edifico la nuova normativa tecnica considera l azione sismica caratterizzata da 3 componenti traslazioni, due orizzontali contrassegnate da X e Y ed una verticale contrassegnata da Z, da considerasi tra loro indipendenti. Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base dal sito. Esso costituisce l elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche. La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa a g in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (categoria di suolo A), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente S e (), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza P VR del periodo di riferimento V R. Quale che sia la probabilità di superamento nel periodo di riferimento P VR considerata, lo spettro di risposta elastico della componente orizzontale è definito dalle espressioni seguenti: ( ) + = < B B g e B F F S a S η η ( ) 0 F S a S g e C B η = < ( ) = < F S a S C g e D C 0 η ( ) = 2 0 F S a S D C g e D η Mentre lo spettro di risposta elastico in accelerazione della componente verticale è definito dalle seguenti espressioni: ( ) + = < B v B v g ve B F F S a S η η ( ) v g ve C B F S a S η = < ( ) = < F S a S C v g ve D C η

17 Sve g v 2 C D ( ) = a S F D η Nell ambito del metodo semiprobabilistico agli stati limite, la combinazione di progetto dei carichi verticali caratteristici, relativa alle verifiche agli stati limite ultimi (SLU), è la seguente: F d = γ g1 G 1 + γ g 2 G 2 + γ q Q 1k + n γ i = 2 q ψ 0i Q ik in cui: G 1 G 2 è il valore caratteristico delle azioni permanenti dovute al peso proprio degli elementi strutturali; è il valore caratteristico delle azioni permanenti dovute al peso proprio degli elementi non strutturali; Q 1k è il valore caratteristico dell azione di variabile di base Q ik γ g1 γ g2 γ q Ψ 0i è il valore caratteristico dell i-esima azione di variabile è uguale a 1,3 (1,0 se il suo contributo aumenta la sicurezza); è uguale a 1,5 (1,0 se il suo contributo aumenta la sicurezza); è uguale a 1,5 (0 se il suo contributo aumenta la sicurezza). sono i coefficienti di combinazione che tengono conto della ridotta probabilità che tutte le azioni variabili possano agire contemporaneamente. Nel caso in esame tale coefficiente assume il valore corrispondente alla categoria C pari a 0,7. Le azioni variabili prese in considerazione nel caso in esame sono rappresentate dai sovraccarichi accidentali e dalla neve. Nell ambito del metodo semiprobabilistico agli stati limite, la combinazioni di progetto dei carichi verticali caratteristici, relativa alle verifiche agli stati limite ultimi (SLE), sono le seguenti: c. rare Fd = G1 + G2 + Qk1 + ψ n i = 2 0i c. frequenti Fd = G1 + G2 + ψ Qk1 + ψ 11 n i = 2 c. quasi. permanenti ψ Q ki 2i Q ki Fd = G1 + G2 + 2i Qki in cui: Ψ 1i coefficiente atto a definire i valori delle azioni variabili assimilabili ai frattali di ordine 0.95 delle distribuzioni dei valori istantanei Ψ 2i coefficiente atto a definire i valori quasi permanenti delle azioni variabili assimilabili ai valori medi delle distribuzioni dei valori istantanei n i= 1 17

18 ab. 2.5.I NC 2008 Valori dei coefficienti di combinazione DESCRIZIONE DELL AZIONE SISMICA Le prestazioni della struttura sotto il profilo sismico sono definite in relazione ad un determinato periodo di riferimento V R = V N x C U, funzione della vita nominale e della classe d uso dell opera. Nel caso specifico la vita nominale del fabbricato risulta V N >=50 anni in accordo alla tab del D.M In relazione alla destinazione d uso del fabbricato si definisce la classe d uso dell opera che nel caso di specie risulta essere la terza in accordo con la definizione riportata nello stesso D.M. riportata al paragrafo 2.4: Classe III :Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. cui corrisponde un coeff. d uso Cu=1,5 dunque V R = 100 x 1,5 = 150 anni. La sicurezza e le prestazioni sono garantite verificando opportuni stati limite riferiti alla costruzione nel suo complesso includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali e gli impianti (paragrafo del D.M. 2008) 18

19 In particolare la Norma consente la valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti con riferimento ai soli SLU, in particolare nel caso in esame: Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) : a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali; Utilizzando come domanda sismica gli spettri elastici di cui al D.M con i seguenti parametri : Parametri di pericolosità Sismica "Stato Limite" r [anni] a g [g] F o [-] * c [s] Salvaguardia Vita I valori delle accelerazioni al suolo assunti nelle calcolazioni sono stati desunti interpolando linearmente i dati puntuali delle mappe di microzonazione sismica redatte dall I.N.G.V. contenute nell Ordinanza PCM 3519 (28/04/2006) - (pubblicate sulla G.U. n.108 del 11/05/2006) 19

20 PARE III ANALISI DI VULNERABILIA PRE-INERVENO III.1. INRODUZIONE Per la valutazione della vulnerabilità sismica del fabbricato si sono utilizzati differenti modelli strutturali al fine di cogliere gli aspetti maggiormente significativi del comportamento strutturale del manufatto stesso. Nello specifico i modelli di calcolo utilizzati sono: modello ad elementi finiti per l analisi a soli carichi verticali; modello a telai equivalenti per l analisi sismica globale non lineare (pushover); La Normativa fornisce alcune indicazioni generali in merito alla modellazione delle strutture in termini di analisi sismica globale ed in particolare per gli edifici esistenti in muratura ordinaria vengono fornite alcune indicazioni e suggerimenti relativamente alla modellazione strutturale. Le raccomandazioni sottolineano l importanza di una corretta scelta delle distribuzioni di masse e rigidezze al fine di ottenere un modello strutturale adeguato al tipo di analisi condotta. A tal fine, soprattutto nel caso di edifici esistenti in muratura, dove il sistema strutturale resistente non sempre è di immediata individuazione (presenza di variazioni strutturali o diverse fasi costruttive, cambiamento della destinazione d uso con modifiche dello schema originario), è di fondamentale rilevanza una fase preliminare di conoscenza, che, oltre a fornire informazioni sulle caratteristiche dei materiali, possa chiarire quali siano gli elementi resistenti in gioco tanto per le azioni verticali quanto per le azioni indotte dal sisma. In particolare, riguardo l'edificio in oggetto, occorre rilevare che l'azione sismica può considerarsi praticamente del tutto affidata alla struttura muraria, in quanto la parte strutturale in c.a. è costituita da un unico telaio, con pilastri di esili dimensioni e collegato alla parete parallela unicamente dal solaio, senza alcuna trave ortogonale ad esso. III.2. ANALISI SAICA LINEARE Per l analisi a carichi verticali e quella sismica è stato adottato un modello di calcolo agli elementi finiti. In particolare, per gli elementi strutturali bidimensionali viene utilizzato un modello finito a 3 o 4 nodi di tipo shell che modella sia il comportamento membranale (lastra) che flessionale (piastra). ale elemento finito di tipo isoparametrico viene modellato con funzioni di forma di tipo polinomiale che rappresentano una soluzione congruente ma non esatta nello spirito del metodo FEM. Per questo tipo di elementi finiti la precisione dei risultati ottenuti dipende quindi dalla forma e densità della MESH. Il metodo è efficiente per il calcolo degli spostamenti nodali ed è sempre rispettoso dell equilibrio a livello nodale con le azioni esterne. Nel modello vengono tenuti in conto i disassamenti tra i vari elementi 20

11. CONFRONTI TRA MODELLI E CONCLUSIONI D. Liberatore 1, L. Gambarotta 2, G.C. Beolchini 3, L. Binda 4, G. Magenes 5

11. CONFRONTI TRA MODELLI E CONCLUSIONI D. Liberatore 1, L. Gambarotta 2, G.C. Beolchini 3, L. Binda 4, G. Magenes 5 11. CONFRONTI TRA MODELLI E CONCLUSIONI D. Liberatore 1, L. Gambarotta 2, G.C. Beolchini 3, L. Binda 4, G. Magenes 5 La prima fase dell indagine è stata rivolta allo studio delle tipologie edilizie in

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