GLI EDIFICI ESISTENTI IN CEMENTO ARMATO

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1 Corso sulle Norme Tecniche per le costruzioni in zona sismica (Ordinanza PCM 3274/2003) GLI EDIFICI ESISTENTI IN CEMENTO ARMATO Prof. Ing.. Angelo MASI DiSGG, Università di Basilicata Centro di Competenza Regionale sul Rischio Sismico (CRiS)

2 11.3 Edifici esistenti in cemento armato Criteri per la scelta dell intervento Tipo, tecnica, entità ed urgenza dell intervento dipendono dall esito della valutazione,, tenendo conto di: nel caso di edifici fortemente irregolari (in termini di resistenza e/o rigidezza) l intervento deve mirare a correggere tale sfavorevole situazione; una maggiore regolarità può essere ottenuta tramite il rinforzo di un ridotto numero di elementi o con l inserimento di elementi aggiuntivi; sono sempre opportuni interventi volti a migliorare la duttilità locale; è necessario verificare che l introduzione di rinforzi locali non riduca la duttilità globale della struttura.

3 11.3 Edifici esistenti in cemento armato Tipo di intervento L intervento può appartenere a una delle seguenti categorie generali o a particolari combinazioni di esse: rinforzo o ricostruzione di tutti o parte degli elementi modifica dell organismo strutturale: - aggiunta di nuovi elementi resistenti (pareti in c.a., controventi in acciaio, ) - saldatura di giunti tra corpi di fabbrica - ampliamento dei giunti - eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili - eliminazione di eventuali piani deboli

4 11.3 Edifici esistenti in cemento armato Tipo di intervento (segue) L intervento può appartenere a una delle seguenti categorie generali o a particolari combinazioni di esse: introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di resistere per intero all azione sismica di progetto; eventuale trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali (es. incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio); introduzione di una protezione passiva mediante strutture di controvento dissipative e/o isolamento alla base; riduzione delle masse; limitazione o cambiamento della destinazione d uso dell edificio; demolizione parziale o totale.

5 11.3 Edifici esistenti in cemento armato Progetto dell intervento Il progetto dell intervento deve comprendere i seguenti punti: scelta delle tecniche e/o dei materiali; dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali aggiuntivi analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura ura post-intervento le verifiche della struttura post-intervento saranno eseguite: - per gli elementi esistenti, riparati o rinforzati in accordo con quanto indicato ai punti successivi - per gli elementi di nuova costruzione in accordo alle prescrizioni valide per tali strutture nel caso in cui l intervento consista in un isolamento alla base si seguiranno, sia per l analisi che per le verifiche, le prescrizioni di cui al capitolo 10.

6 11.3 Edifici esistenti in cemento armato Modelli di capacità per la valutazione Travi e pilastri: flessione con e senza sforzo normale Travi e pilastri: taglio Nodi trave pilastro Modelli di capacità per il rinforzo Incamiciatura in c.a Incamiciatura in acciaio Placcatura e fasciatura con FRP

7 Modelli di capacità per la valutazione Travi e pilastri: flessione con e senza sforzo normale La capacità deformativa di travi e pilastri è definita con riferimento alla rotazione θ della sezione d estremitd estremità rispetto alla congiungente quest ultima ultima con la sezione di momento nullo ( rotazione( rispetto alla corda ) ) a distanza pari alla luce di taglio L V = M / V. V θ L V = M / V

8 Modelli di capacità per la valutazione Travi e pilastri: flessione con e senza sforzo normale SL di CO: θ u θ u = a st (0.3 (1 0.38a ν cyc max(0.01, ω ) ) max(0.01, ω) asl )(1 + )(1 0.37a 1.7 f c 0.2 L ( h V ) wall 25 ) ( αρ sx f f yw c ) ( ρ d ) SL di DS: θ SD θ SD = 3 /4 θ u SL di DL: θ y θ y = φ y L 0.25ε V syd α sl 3 ( d d ) b f f y c

9 Modelli di capacità per la valutazione Travi e pilastri: taglio La resistenza a taglio si valuta come per il caso di nuove costruzioni per situazioni non sismiche. 1) Verifica nel conglomerato V Sd V Rd 2 = 0,30 fcd bw d (1 + cotα) 2) Verifica nell armatura trasversale d anima V Sd V Rd 3 = Vcd + V wd V cd = 0.60 f b d δ ctd w V wd Asw = 0.9 d f ywd (1 + cot α) sen α s 3) Verifica dell armatura longitudinale Traslazione del diagramma dei momenti

10 Modelli di capacità per la valutazione Nodi trave - pilastro La verifica di resistenza deve essere eseguita solo per i nodi non n interamente confinati. Nodi non interamente confinati Nodi confinati

11 Modelli di capacità per la valutazione Nodi trave pilastro Nodi NON Confinati Deve essere verificata sia la resistenza a trazione che quella a compressione: σ nt = N 2A g N 2A g 2 V + A n g f c ( f in MPa) c Verifica a trazione σ nc = N 2A g + N 2A g 2 V + A n g f c Verifica a compressione N indica l azione l assiale presente nel pilastro superiore V n indica il taglio totale agente sul nodo, considerando sia il taglio derivante dall azione azione presente nel pilastro superiore, sia quello dovuto alla sollecitazione s di trazione presente nell armatura longitudinale superiore della trave A g indica la sezione orizzontale del nodo.

12 Modelli di capacità per il rinforzo Incamiciatura in c.a. Può essere applicata a pilastri o pareti per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi: aumento della capacità portante verticale; aumento della resistenza a flessione e/o taglio; aumento della capacità deformativa; miglioramento dell efficienza delle giunzioni per sovrapposizione. Ai fini della valutazione della resistenza e della deformabilità sono accettabili le seguenti ipotesi semplificative: l elemento incamiciato si comporta monoliticamente,, con piena aderenza tra il calcestruzzo vecchio e il nuovo; si considera che il carico assiale agisca sull intera sezione incamiciata; le proprietà meccaniche del calcestruzzo della camicia si considerano estese all intera sezione.

13 Modelli di capacità per il rinforzo Incamiciatura in acciaio Può essere applicata a pilastri o pareti per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi: aumento della resistenza a taglio; aumento della capacità deformativa; miglioramento dell efficienza delle giunzioni per sovrapposizione; aumento della capacità portante verticale (confinamento( confinamento). Le camicie in acciaio sono costituite da quattro profili angolari i sui quali vengono saldate bande di dimensioni e interasse adeguati (calastrelli( calastrelli), oppure avvolti in nastri in acciaio opportunamente dimensionati. Le bande possono essere preriscaldate prima della saldatura e i nastri presollecitati,, in modo da fornire successivamente una pressione di confinamento.

14 Modelli di capacità per il rinforzo Placcatura e fasciatura in FRP L uso del FRP è finalizzato ad uno dei seguenti obiettivi: aumento della resistenza a taglio di pilastri e pareti mediante applicazione di fasce di FRP con le fibre disposte secondo la direzione delle staffe; aumento della duttilità nelle parti terminali di travi e pilastri mediante fasciatura con FRP con fibre continue disposte lungo il perimetro; miglioramento dell efficienza efficienza delle giunzioni per sovrapposizione, mediante fasciatura con FRP con fibre continue disposte lungo il perimetro. Ai fini delle verifiche di sicurezza degli elementi rafforzati con FRP si possono adottare le procedure e le formule riportate nell allegato 11.B.

15 EC8-3 3 (draft( n. 6, marzo 2004): PRINCIPALI NOVITÀ Verifica con l impiego l del fattore di struttura q E possibile utilizzare lo spettro di progetto (come definito per gli edifici nuovi) che si ottiene dallo spettro elastico riducendone le ordinate per il fattore di struttura q. In questo caso, tutti gli elementi strutturali devono soddisfare la condizione che la sollecitazione indotta dall azione azione sismica ridotta sia inferiore o uguale alla corrispondente resistenza. Il valore da adottare per il fattore q è pari, rispettivamente, a 1.5 e 2 per gli edifici in c.a. ed in acciaio, indipendentemente dalla tipologia strutturale. L utilizzo di valori superiori a quelli indicati deve essere adeguatamente atamente giustificato con riferimento alla duttilità disponibile a livello locale e globale.

16 EC8-3 3 (draft( n. 6, marzo 2004): PRINCIPALI NOVITÀ Livelli di conoscenza, proprietà dei materiali, fattori di confidenza ll livello di conoscenza acquisito determina il metodo di analisi e i Fattori di Confidenza (FC) da applicare alle proprietà dei materiali. Per il calcolo delle capacità degli elementi si utilizzano i valori medi delle proprietà dei materiali esistenti, come ottenuti dalle prove in situ e da eventuali informazioni aggiuntive, divisi per FC in funzione del livello di conoscenza raggiunto. LC1 LC2 LC3 Geometria (carpenterie) Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione oppure rilievo ex-novo completo Dettagli strutturali Progetto simulato in accordo alle norme dell epoca e limitate verifiche in-situ Disegni costruttivi incompleti + limitate verifiche in situ oppure estese verifiche in-situ Disegni costruttivi completi + limitate verifiche in situ oppure esaustive verifiche in-situ Proprietà dei materiali Valori usuali per la pratica costruttiva dell epoca e limitate prove in-situ Dalle specifiche originali di progetto + limitate prove in-situ oppure estese prove in-situ Dai certificati di prova originali + limitate prove in situ oppure esaustive prove in-situ Metodi analisi Analisi lineare statica o dinamica Fattori di Confidenza 1.35 Tutti 1.20 Tutti 1.00

17 EC8-3 3 (draft( n. 6, marzo 2004): PRINCIPALI NOVITÀ Valutazione delle rotazioni di collasso θ um = 0,016 (0,3 max(0,01; ω') ) max(0,01; ω) yw αρsx ν V fc 100ρ d γ el c L h 0,35 25 f f (1) (1,25 ) γ el = 1.5 per gli elementi primari ed 1.0 per gli elementi secondari per le pareti il valore dato dall espressione (1) deve essere diviso per 1.6 in caso di acciaio incrudente il valore dato dall espressione (1) deve essere diviso per 1.6 negli elementi non dotati di adeguati dettagli di tipo antisismico il valore dato dall espressione (1) deve essere moltiplicato per 0.85 in presenza di barre lisce il valore dato dall espressione (1) deve essere moltiplicato per

18 EC8-3 3 (draft( n. 6, marzo 2004): PRINCIPALI NOVITÀ Valutazione delle rotazioni di collasso θυ θ um 0,055 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 fc 10 fc 15 fc 20 0,025 0,065 0,020 0,060 0,015 0,055 0,050 0,010 0,045 0,1 0,2 0,3 0,4 0,040 0,5 0,6 θυ ν 0,035 0,030 θ um 0,025 0,020 0,015 0,010 fc 10 fc 15 fc pst θ um ν max(0,01; ω') = 0,016 (0,3 ) c γ f el max(0,01; ω) yw αρ sx L V fc 100ρ d h 0,35 25 f (1,25 )