Verifica strutture esistenti

Transcript

1 Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n del 20 marzo 2003 (G.U. n. 105, 8 maggio 2003) Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica Verifica strutture esistenti Art. 2, comma 3 E fatto obbligo di procedere a verifica,., sia degli edifici di interesse strategico e delle opere infrastrutturali la cui funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione civile, Le verifiche dovranno essere effettuate entro cinque anni dalla data della presente ordinanza e riguardare in via prioritaria edifici ed opere ubicate nelle zone sismiche 1 e 2, comma 4 il Dipartimento della protezione civile e le regioni provvedono,, ad elaborare,, il programma temporale delle verifiche, ad individuare le tipologie degli edifici e delle opere che presentano le caratteristiche di cui al comma 3 ed a fornire ai soggetti competenti le necessarie indicazioni per le relative verifiche tecniche, comma 5 Per opere progettate prima del

2 Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri 21 ottobre 2003 Dipartimento della Protezione civile (G.U. n. 252, 29 ottobre 2003) Disposizioni attuative dell'art. 2, commi 2, 3 e 4, dell'ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n del 20 marzo 2003, recante «Primi elementi. Tipologie edifici (competenza statale) Edifici in tutto o in parte ospitanti funzioni di comando, supervisione e controllo, sale operative, strutture ed impianti di trasmissione, banche dati, strutture di supporto logistico per il personale operativo, strutture adibite all'attività logistica di supporto alle operazioni di protezione civile, strutture per l'assistenza e l'informazione alla popolazione, strutture e presidi ospedalieri, il cui utilizzo abbia luogo da parte di soggetti istituzionali. Edifici pubblici o comunque destinati allo svolgimento di funzioni pubbliche nell'ambito dei quali siano normalmente presenti comunità di dimensioni significative, nonché edifici e strutture aperti al pubblico suscettibili di grande affollamento, il cui collasso può comportare gravi conseguenze in termini di perdite di vite umane. Strutture il cui collasso può comportare gravi conseguenze in termini di danni ambientali. Edifici il cui collasso può determinare danni significativi al patrimonio storico, artistico e culturale. 2

3 Opere infrastrutturali (competenza statale) Autostrade, strade statali e opere d'arte annesse. Stazioni aeroportuali, eliporti, porti e stazioni marittime previste nei piani di emergenza, nonché impianti classificati come grandi stazioni. Strutture connesse con il funzionamento di acquedotti interregionali, la produzione, il trasporto e la distribuzione di energia elettrica fino ad impianti di media tensione, la produzione, il trasporto e la distribuzione di materiali combustibili (quali oleodotti, gasdotti, ecc.), il funzionamento di servizi di comunicazione a diffusione nazionale (radio, telefonia fissa e mobile, televisione). Opere d'arte relative al sistema di grande viabilità stradale e ferroviaria, il cui collasso può determinare gravi conseguenze in termini di perdite di vite umane, ovvero interruzioni prolungate del traffico. Grandi dighe. Indicazioni per le verifiche tecniche TRE livelli di acquisizione dati e di verifica, da utilizzare in funzione del livello di priorità e delle caratteristiche dell'edificio o dell'opera in esame. Livello 0: 0 richiede l acquisizione di dati sommari sull'opera; è applicabile in modo sistematico a tutte le tipologie individuate; rappresenta una rilevazione statistica. Livello 1 e Livello 2: 2 si riferiscono alle categorie di opere ad elevata priorità (i.e. collocate in zona sismica 1 e 2); i due livelli si differenziano per il diverso livello di conoscenza ed i diversi strumenti di analisi e di verifica richiesti; si applicano in funzione della regolarità della struttura oggetto di verifica. 3

4 Livello 0 SOLA acquisizione dei seguenti dati sommari: 1. Denominazione dell'opera; 2. Proprietario; 3. Utilizzatore; 4. Classificazione ai sensi degli elenchi di cui all'allegato 1 (tipologia edificio ed opera infrastrutturale); 5. Coordinate geografiche; 6. Dati dimensionali (per edifici: superficie coperta, volumetria e numero di piani; per ponti: lunghezza totale e numero di campate); 7. Anno di progettazione; 8. Anno di ultimazione della costruzione; 9. Anno di effettuazione di eventuali interventi di modifica sostanziale; 10. Materiale strutturale principale della struttura verticale; Livello Dati di esposizione (per edifici: numero di persone mediamente presenti; per ponti: numero di autoveicoli transitanti nelle ore di traffico intenso); 12. Dati geomorfologici (pendenza del terreno, presenza di dirupi o creste, presenza di corpi franosi). Tutte le opere dovranno quindi essere collocate geograficamente in relazione ad una mappa di pericolosità, in funzione delle quattro zone sismiche definite dalle norme, o in relazione a mappe più fini, con passo 0,025 g per l'accelerazione attesa al suolo con probabilità di eccedenza 10% in 50 anni o a specifici studi di pericolosità eventualmente disponibili. Dovranno pertanto essere indicate: 13. PGA con probabilità di eccedenza 10% in 50 anni; 14. PGA con probabilità di eccedenza 50% in 50 anni. Le date di progettazione e costruzione dovranno essere confrontate con la classificazione dell'epoca e con la classificazione attuale, effettuando un primo screening di rischio, con pura valenza statistica. 4

5 Livello (edifici) 1. Effettuazione di sopraluoghi volti alla conoscenza ed al rilievo della struttura. 2. Raccolta di tutte le informazioni e la documentazione disponibile sul sito di costruzione, sull'epoca di costruzione e sulle trasformazioni e gli interventi subiti dalla struttura. 3. Individuate della tipologia strutturale della costruzione originaria e quelle presenti nelle trasformazioni successive. 4. E' essenziale ai fini delle verifiche da effettuare riconoscere la regolarità di un edificio. Livello (regolarità edifici) Screening sulla regolarità: a. La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze? (SI/NO); b. Qual è il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui l'edificio risulta inscritto? (max 4); c. Qual è il massimo valore di rientri o sporgenze espresso in percentuale della dimensione totale dell'edificio nella direzione del rientro o della sporgenza? (max 25%); d. I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali? (SI/NO); 5

6 Livello (regolarità edifici) e. Qual è la minima estensione verticale di un elemento resistente dell'edificio espressa in percentuale dell'altezza dell'edificio? (min 100%); f. Quali sono le massime variazioni da un piano all'altro di massa e rigidezza espresse in percentuale della massa e della rigidezza del piano contiguo con valori più elevati? (max 20%); g. Quali sono i massimi restringimenti della sezione dell'edificio, in percentuale alla dimensione corrispondente al primo piano, ed a quella corrispondente al piano immediatamente sottostante? (max 30 %, max 10%); h. Sono presenti elementi non strutturali particolarmente vulnerabili o in grado di influire negativamente sulla risposta della struttura (e.g. tamponamenti rigidi distribuiti in modo irregolare in pianta o in elevazione, camini o parapetti di grandi dimensioni in muratura)? (SI/NO). Livello 1 (edifici) APPLICABILITA : Edifici ed opere ad alta priorità; Edifici regolari; NON attribuiti a categorie di suolo S1 o S2; NON realizzati in prossimità di dirupi o creste o su corpi franosi. SCOPO: Definizione di TRE livelli di accelerazione al suolo, corrispondenti ai tre stati limite definiti nella norma al punto 11.2 (SL di Collasso - CO -, SL di Danno Severo DS -, SL di Danno Limitato DL -); Definizione dei rapporti tra accelerazioni calcolate e accelerazioni attese con probabilità 2%, 10% e 50% in 50 anni, per le strutture in c.a., mentre per le strutture in muratura si considerano i soli stati limite di DS e di DL. REQUISITI: Attribuzione ad una delle categorie di suolo descritte nelle norme tecniche, sulla base di studi esistenti e delle carte geologiche disponibili, senza obbligatoriamente ricorrere a prove sperimentali di caratterizzazione del terreno. Possibilità di utilizzare un livello di conoscenza limitato (LC1). 6

7 Livello 1 (edifici in c.a.) Verifiche in base a LC1 (esecuzione di prove e verifiche in situ secondo quanto definito dalla norma). Utilizzo di analisi statica lineare. Utilizzo di due modelli piani separati con eccentricità definita dalle norme. Rigidezza degli elementi valutata considerando la rigidezza secante a snervamento. (rigidezza flessionale = ½ rigidezza dei corrispondenti elementi non fessurati). Verifiche di sicurezza effettuate per ciascun elemento strutturale secondo quanto indicato ai punti e delle norme. METODOLOGIA: Livello 1 (edifici in c.a.) 1. Analisi dell'edificio, con PGA unitaria, in entrambe le direzioni principali; 2. Calcolo, per ogni elemento strutturale, dei valori di resistenza (a flessione e a taglio per travi, pilastri e pareti, a trazione e compressione per i nodi non confinati); 3. Calcolo, per ogni piano, dei valori di rotazione rispetto alla corda in condizioni di CO, DS e DL (punto ); 4. Calcolo del moltiplicatore dell'accelerazione che provoca il primo collasso a taglio, o il collasso di un nodo o il raggiungimento della rotazione ultima ad un piano (PGACO); 5. Calcolo del moltiplicatore dell'accelerazione che provoca il raggiungimento della rotazione di DS ad un piano (PGADS); 6. Calcolo del moltiplicatore dell'accelerazione che provoca il raggiungimento della rotazione di snervamento ad un piano (PGADL). 7

8 Livello 1 (edifici in muratura) Verifiche in base a rilievo sommario e verifiche in situ limitate. Utilizzo di analisi statica lineare. Utilizzo di due modelli piani separati con eccentricità definita dalle norme. Verifica rispondenza alla definizione di edificio semplice (punti e delle norme). Verifica dettagli costruttivi come descritto al punto delle norme. Rigidezza degli elementi definita considerando la rigidezza fessurata, considerando la deformabilità a taglio e a flessione. (rigidezza degli elementi = ½ rigidezza dei corrispondenti elementi non fessurati). Verifiche di sicurezza effettuate per ciascun elemento strutturale secondo quanto indicato ai punti e delle norme. METODOLOGIA: Livello 1 (edifici in muratura) 1. Analisi dell'edificio, con PGA unitaria, in entrambe le direzioni principali; 2. Calcolo, per ogni elemento strutturale, dei valori di resistenza a flessione e a taglio e a flessione fuori piano; 3. Calcolo, per ogni pannello murario, dei valori di deformazione corrispondenti agli stati limite di danno (punto Spostamenti relativi), ed ultimo, in funzione della modalità di collasso (punti e presso flessione e taglio); 4. Calcolo del moltiplicatore dell'accelerazione che provoca il raggiungimento della deformazione ultima nel piano o della resistenza fuori piano in un pannello (PGADS); 5. Calcolo del moltiplicatore dell'accelerazione che provoca il raggiungimento della resistenza nel piano o della deformazione di danno in un pannello (PGADL). 8

9 Livello 2 (edifici) APPLICABILITA : Edifici ed opere ad alta priorità in tutti i casi in cui non è prevista la possibilità di limitarsi al livello 1; Prima di procedere a verifiche di livello 2 è comunque necessario procedere a verifiche di livello 1, almeno per quanto riguarda l'effettuazione di analisi lineari. SCOPO: Definizione di una curva di capacità globale forza-spostamento; Definizione di TRE livelli di accelerazione al suolo, corrispondenti ai tre stati limite definiti nella norma al punto 11.2 (SL di Collasso - CO -, SL di Danno Severo DS -, SL di Danno Limitato DL -); Definizione dei rapporti tra accelerazioni calcolate e accelerazioni attese con probabilità 2%, 10% e 50% in 50 anni, per le strutture in c.a., mentre per le strutture in muratura si considerano i soli stati limite di DS e di DL. REQUISITI: Attribuzione ad una delle categorie di suolo descritte nelle norme tecniche, sulla base di prove in situ (almeno SPT). Livello 2 (edifici in c.a.) Verifiche in base a LC2 o LC3 (esecuzione di prove e verifiche in situ secondo quanto definito dalla norma). Utilizzo di analisi statica non lineare secondo quanto definito in Il ricorso all'analisi lineare è consentito quando il rapporto domanda/capacità è uniforme per i diversi elementi, quando la domanda è contenuta entro limiti accettabili per ogni elemento, quando i collassi di tipo fragile sono impediti. Azioni considerate separatamente nelle due direzioni ma modello dell edificio tridimensionale. Rigidezza degli elementi valutata considerando la rigidezza secante a snervamento. (rigidezza flessionale = ½ rigidezza dei corrispondenti elementi non fessurati). 9

10 Livello 2 (edifici in c.a.) METODOLOGIA: 1. Analisi dell'edificio, secondo quanto definito in delle norme; 2. Calcolo, per ogni elemento strutturale, dei valori di resistenza (a flessione e a taglio per travi, pilastri e pareti, a trazione e compressione per i nodi non confinati); 3. Calcolo, per ogni piano, dei valori di rotazione rispetto alla corda in condizioni di CO, DS e DL (punto ); 4. Identificazione, sulla curva generalizzata forza-spostamento, dei punti corrispondenti a: il primo collasso a taglio, o il collasso di un nodo o il raggiungimento della rotazione ultima ad un piano (stato limite di collasso - CO); il raggiungimento della rotazione di danno severo ad un piano (stato limite di danno severo - DS); il raggiungimento della rotazione di snervamento ad un piano (stato limite di danno lieve - DL). 5. Confronto tra la curva di capacità e opportuni spettri di risposta elastica, eventualmente corretti con un valore appropriato del fattore \eta in funzione delle capacità dissipative corrispondenti a ciascuno stato limite; 6. Calcolo dei valori di accelerazione al suolo corrispondenti ai tre stati limite di interesse (PGACO, PGADS, PGADL) dall intersezione della curva di capacità con gli spettri. Livello 2 (edifici in muratura) Verifiche in base a rilievo completo e verifiche in situ estese. Utilizzo di analisi statica non lineare secondo quanto definito in Azioni considerate separatamente nelle due direzioni ma modello dell edificio tridimensionale. Verifica dettagli costruttivi come descritto al punto delle norme. Rigidezza degli elementi definita considerando la rigidezza fessurata, considerando la deformabilità a taglio e a flessione. (rigidezza degli elementi = ½ rigidezza dei corrispondenti elementi non fessurati). 10

11 METODOLOGIA: Livello 2 (edifici in muratura) 1. Analisi dell'edificio, secondo quanto definito in delle norme; 2. Definizione della curva di capacità globale forza-spostamento; 3. Confronto tra la curva di capacità e opportuni spettri di risposta elastica, eventualmente corretti con un valore appropriato del fattore \eta in funzione delle capacità dissipative corrispondenti a ciascuno stato limite con riferimento ai valori di spostamento definiti al punto delle norme; 4. Calcolo dei valori di accelerazione al suolo corrispondenti agli stati limite di interesse (PGADS, PGADL) dall intersezione della curva di capacità con gli spettri in spostamento definiti al punto Livello (ponti) Le norme non descrivono esplicitamente le procedure da utilizzare per la verifica dei ponti esistenti. Le procedure indicate per gli edifici in c.a. possono facilmente essere estese al caso dei ponti, tenendo conto della specificità delle strutture. Una definizione dei limiti entro i quali possono essere applicate procedute semplificate (di livello 1) può essere effettuata con riferimento a numerosi studi disponibili in letteratura, dove si definisce il concetto di regolarità per ponti e viadotti. 11

12 Capitolo 11: Edifici esistenti È fatto obbligo di eseguire valutazioni di sicurezza sismica e di effettuare interventi di adeguamento, in accordo con le presenti norme, qualora ne sia verificata la necessità, a chiunque intenda: a) sopraelevare o ampliare l edificio (s intende per ampliamento la sopraelevazione di parti dell edificio di altezza inferiore a quella massima dell edificio stesso; in tal caso non sussiste obbligo del rispetto delle prescrizioni di cui al punto 4.2) b) apportare variazioni di destinazione che comportino, nelle strutture interessate dall intervento, incrementi dei carichi originari (permanenti e accidentali) superiori al 20%; c) effettuare interventi strutturali volti a trasformare l edificio mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente; d) effettuare interventi strutturali rivolti ad eseguire opere e modifiche, rinnovare e sostituire parti strutturali dell edificio, allorché detti interventi implichino sostanziali alterazioni del comportamento globale dell edificio stesso. Cnt. Una variazione dell altezza dell edificio, resa necessaria per l abitabilità degli ambienti, a norma dei regolamenti edilizi, sempre che resti immutato il numero di piani, non deve essere considerata sopraelevazione o ampliamento; in tal caso non è obbligatorio l intervento di adeguamento sismico, sempre che non ricorra nessuna delle altre tre condizioni elencate ai punti b), c) e d) precedenti. In particolare occorrerà documentare che gli interventi conseguenti alla variazione di altezza non abbiano portato ad un incremento dei carichi superiore al 20% e siano comunque in grado di far conseguire all edificio un maggior grado di sicurezza rispetto alle azioni sismiche. Le sopraelevazioni nonché gli interventi che comportano un aumento del numero di piani sono ammissibili solamente ove siano compatibili con le larghezze delle strade su cui prospettano; è altresì ammissibile una variazione dell altezza, senza il rispetto delle norme di cui al punto 4.2, qualora sia necessaria per l abitabilità degli ambienti, a norma dei regolamenti edilizi, sempre che resti immutato il numero dei piani. 12

13 Cnt. Qualora si intenda effettuare interventi di tipo strutturale su singoli elementi di fabbrica oppure interventi di miglioramento, intendendo con essi l esecuzione di un complesso di opere sufficienti a far conseguire all edificio un maggior grado di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche, è consentito procedere senza dar luogo alle analisi e verifiche di cui al presente capitolo, a condizione che si dimostri che l insieme delle opere previste è comunque tale da far conseguire all edificio un maggior grado di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche. Cnt. È consentito alle Regioni, tenuto conto della specificità delle tipologie costruttive del proprio territorio, consentire, per gli interventi di adeguamento, un miglioramento controllato della vulnerabilità, riducendo i livelli di protezione sismica e quindi l entità delle azioni sismiche da considerare per i diversi stati limite. Per gli edifici di speciale importanza artistica, di cui all art. 16 della legge 2 febbraio 1974, n. 64, è consentito derogare da quanto prescritto nelle presenti norme, nei casi in cui ciò comporti l esecuzione di interventi incompatibili con le esigenze di tutela e di conservazione del bene culturale. In tal caso peraltro, è richiesto di calcolare i livelli di accelerazione del suolo corrispondenti al raggiungimento di ciascuno stato limite previsto per la tipologia strutturale dell edificio, nella situazione precedente e nella situazione successiva all eventuale intervento. 13

14 Edifici esistenti La valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi sono normalmente affetti da un grado di incertezza diverso da quello degli edifici di nuova progettazione. Ciò comporta l impiego di coefficienti di sicurezza parziali adeguatamente modificati, come pure metodi di analisi e di verifica appropriati alla completezza e all affidabilità dell informazione disponibile. Fonti Documenti di progetto; Eventuale documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzione; Rilievo strutturale; Prove in-situ e in laboratorio. 14

15 Dati richiesti i. Identificazione dell organismo strutturale e verifica della regolarità sulla base dei disegni originali di progetto opportunamente verificati con indagini in-situ, oppure con un rilievo ex-novo; ii. Identificazione delle strutture di fondazione; iii. Identificazione delle categorie di suolo; iv. Informazione sulle dimensioni geometriche degli elementi strutturali, dei quantitativi delle armature, delle proprietà meccaniche dei materiali, dei collegamenti; v. Informazioni su possibili difetti locali dei materiali; vi. Informazioni su possibili difetti nei particolari costruttivi (dettagli delle armature, eccentricità travi-pilastro, eccentricità pilastro-pilastro, collegamenti trave-colonna e colonna-fondazione, collegamenti tra le pareti in muratura, collegamenti tra orizzontamenti e pareti murarie, etc.); vii. Informazioni sulle norme impiegate nel progetto originale; viii. Descrizione della destinazione d uso attuale e futura dell edificio con identificazione della categoria di importanza; ix. Rivalutazione dei carichi variabili, in funzione della destinazione d uso; x. Informazione sulla natura e l entità di eventuali danni subiti in precedenza e sulle riparazioni effettuate. Conoscenza e sicurezza LC1: Conoscenza Limitata (γ m aumentati); LC2: Conoscenza Adeguata (γ m invariati); LC3: Conoscenza Accurata (γ m diminuiti). La quantità e qualità dei dati acquisiti determina il metodo di analisi e i valori dei coefficienti parziali di sicurezza da adoperare come indicato per ciascun materiale di costruzione. 15

16 Edifici esistenti con struttura in cemento armato Livelli di conoscenza Livello di Conoscenza Geometria (carpenterie) Dettagli strutturali Proprietà dei materiali LC1 Progetto simulato in accordo alle norme dell epoca e LIMITATE verifiche in-situ Valori usuali per la pratica costruttiva dell epoca e LIMITATE prove in-situ LC2 LC3 Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione oppure rilievo ex-novo completo Disegni costruttivi incompleti + LIMITATE ver. in-situ oppure ESTESE verifiche in-situ Disegni costruttivi completi + LIMITATE ver. in situ oppure ESAUSTIVE ver. 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 16

17 Geometria: Definizioni Rilievo visivo Controllo corrispondenza tra effettiva geometria e disegni originali. Rilievo a campione della geometria di alcuni elementi. Rilievo completo Realizzazione disegni completi di carpenteria (solo geometria elementi). I dati raccolti devono includere i seguenti: a) identificazione del sistema resistente laterale in entrambe le direzioni; b) tessitura dei solai; c) dimensioni geometriche di travi, pilastri e pareti; d) larghezza delle ali di travi a T; e) possibili eccentricità fra travi e pilastri ai nodi. Definizioni Dettagli costruttivi: Progetto simulato Eseguito con norme tecniche e pratica costruttiva in vigore all epoca (quantità e disposizione armatura). Verifiche limitate (metodi di indagine non distruttiva) Effettuate su almeno il 15% degli elementi strutturali primari per ciascuna tipologia. Verifiche estese (metodi di indagine non distruttiva) Alternativa al progetto simulato. Effettuate su almeno il 35% degli elementi strutturali primari per ciascuna tipologia. Verifiche esaustive (metodi di indagine non distruttiva) Effettuate su almeno il 50% degli elementi strutturali primari per ciascuna tipologia. 17

18 Definizioni I dati raccolti devono includere i seguenti: a) quantità di armatura longitudinale in travi, pilastri e pareti; b) quantità e dettagli di armatura trasversale nelle zone critiche e nei nodi travepilastro; c) quantità di armatura longitudinale nei solai che contribuisce al momento negativo di travi a T; d) lunghezze di appoggio e condizioni di vincolo degli elementi orizzontali; e) spessore del copriferro; f) lunghezza delle zone di sovrapposizione delle barre. Proprietà dei materiali: Definizioni Calcestruzzo Estrazione di campioni ed esecuzione di prove di compressione fino a rottura. Acciaio Estrazione di campioni ed esecuzione di prove a trazione fino a rottura con determinazione della resistenza a snervamento e della resistenza e deformazione ultima. Verifiche limitate (per ogni tipo di elemento primario) 1 provino di cls e 1 campione d armatura per piano dell edificio. Verifiche estese (per ogni tipo di elemento primario) 2 provino di cls e 2 campione d armatura per piano dell edificio. Verifiche esaustive (per ogni tipo di elemento primario) 3 provino di cls e 3 campione d armatura per piano dell edificio. 18

19 Livelli di conoscenza LC1 γ m aumentati (1.25 γ c γ s ): Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione Geometria: Rilievo ex novo completo Dettagli costruttivi: Progetto simulato in accordo alle norme dell epoca e limitate verifiche in situ (controlli effettuati su almeno il 15 %degli elementi strutturali per LC2 γ m invariati (γ c - γ s ): Livelli di conoscenza Geometria: Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione Rilievo ex novo completo Dettagli costruttivi: Disegni costruttivi incompleti + limitate verifiche in situ Estese verifiche in situ (controlli effettuati su almeno il 35 % degli elementi strutturali per ciascuna tipologia di elemento) Proprietà dei materiali: Dalle specifiche originali di progetto + limitate verifiche in situ Estese verifiche in situ (2 provini di calcestruzzo per piano dell edificio 2 campioni d armatura per piano dell edificio) 19

20 LC3 γ m diminuiti (0.80 γ c 0.85 γ s ): Livelli di conoscenza Geometria: Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione Rilievo ex novo completo Dettagli costruttivi: Disegni costruttivi incompleti + limitate verifiche in situ Esaustive verifiche in situ (controlli effettuati su almeno il 50 % degli elementi strutturali per ciascuna tipologia di elemento) Proprietà dei materiali: Da certificati originali di prova + limitate verifiche in situ Esaustive verifiche in situ (3 provini di calcestruzzo per piano dell edificio 3 campioni d armatura per piano dell edificio) Tipo di intervento 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 come, ad esempio, pareti in c.a., pareti di controvento in acciaio; modifica dell organismo strutturale: saldatura di giunti tra corpi fabbrica, disposizione di materiali atti ad attenuare gli urti in giunti inadeguati o ampliamento dei medesimi, eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili, eliminazione di eventuali piani deboli ; 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, ad esempio con 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. 20

21 Progetto dell intervento Intervento Il progetto dell intervento deve comprendere i seguenti punti: scelta motivata del tipo di intervento; scelta delle tecniche e/o dei materiali; dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali aggiuntivi; analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura post-intervento; le verifiche della struttura post-intervento saranno eseguite in generale in accordo al punto , per gli elementi esistenti, modificati e nuovi: 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. Per i materiali nuovi o aggiunti si impiegheranno i valori di calcolo, senza applicare i FC; 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 Modelli di capacità per il rinforzo Rinforzo Incamiciatura in c.a. Camicie in c.a. possono essere applicate 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. Lo spessore delle camicie deve essere tale da consentire il posizionamento di armature longitudinali e trasversali con un copriferro adeguato. Nel caso che la camicia non avvolga completamente l elemento, è necessario mettere a nudo le armature nelle facce non incamiciate, e collegare a queste ultime le armature delle facce incamiciate. Se le camicie servono ad aumentare la resistenza flessionale, le barre longitudinali devono attraversare il solaio in apposite forature continue e essere ancorate con adeguata staffatura alle estremità del pilastro inferiore e superiore. Se le camicie servono solo per aumentare la resistenza a taglio e la deformabilità, o anche a migliorare l efficienza delle giunzioni, esse devono fermarsi a circa 10mm dal solaio. 21

22 Incamiciatura in acciaio Rinforzo Camicie in acciaio possono essere applicate principalmente 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 (effetto del confinamento). Le camicie in acciaio applicate a pilastri rettangolari sono generalmente costituite da quattro profili angolari sui quali vengono saldate piastre continue in acciaio o bande di dimensioni ed interasse adeguati, oppure vengono avvolti nastri in acciaio opportunamente dimensionati. I profili angolari possono essere fissati con resine epossidiche o semplicemente resi aderenti al calcestruzzo esistente. Le bande possono essere preriscaldate prima della saldatura e i nastri presollecitati, in modo da fornire successivamente una pressione di confinamento Placcatura e fasciatura in materiali fibrorinforzati (FRP) Rinforzo L uso del FRP nel rinforzo sismico di elementi in c.a. è finalizzato agli obiettivi seguenti: 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 e/o della resistenza nelle parti terminali di travi e pilastri mediante fasciatura con FRP con fibre continue disposte lungo il perimetro; miglioramento dell efficienza delle giunzioni per sovrapposizione, sempre mediante fasciatura con FRP con fibre continue disposte lungo il perimetro. 22

23 Edifici esistenti con struttura in acciaio Proprietà dei materiali: Definizioni Calcestruzzo c.s. Acciaio c.s. Unioni di elementi in acciaio Estrazione di campioni ed esecuzione di prove a trazione fino a rottura con determinazione della resistenza a snervamento e della resistenza e deformazione ultima. Verifiche limitate (per ogni tipo di elemento primario) 1 provino di acciaio e 1 campione di bullone o chiodo per piano dell edificio. Verifiche estese (per ogni tipo di elemento primario) 2 provino di acciaio e 2 campione di bullone o chiodo per piano dell edificio. Verifiche esaustive (per ogni tipo di elemento primario) 3 provino di acciaio e 3 campione di bullone o chiodo per piano dell edificio. 23

24 Edifici esistenti con struttura in muratura Livelli di conoscenza Livello di Conoscenza Geometria Dettagli strutturali Proprietà dei materiali LC1 Rilievo SOMMARIO Ver. in-situ LIMITATE Valori usuali per la pratica costruttiva dell epoca e LIMITATE ver. in-situ LC2 Rilievo COMPLETO Ver. in-situ ESTESE Ver. in-situ ESTESE LC3 Rilievo COMPLETO Ver. in-situ ADEGUATE Ver. in-situ ESAUSTIVE 24

25 Requisiti di sicurezza e criteri di verifica Si applica quanto prescritto al capitolo 2 per gli edifici di nuova costruzione (stati limite, requisiti generali, terreni di fondazione, livelli di protezione antisismica) Dati necessari e identificazione del livello di conoscenza Geometria La conoscenza della geometria strutturale di edifici esistenti in muratura deriva di regola da operazioni di rilievo. Si distinguono: Rilievo sommario: comprende il rilievo dei principali elementi strutturali resistenti a taglio, piano per piano, delle volte in muratura ed una stima a campione dell andamento e della rigidezza (e resistenza) dei solai. Rilievo completo: comprende il rilievo completo, piano per piano, di tutti gli elementi in muratura, il rilievo delle volte e della loro tipologia, il rilievo dell andamento di tutti i solai, una valutazione accurata della loro rigidezza ed una valutazione dei carichi di gravità gravanti su ogni elemento di parete Dettagli costruttivi I dettagli costruttivi da esaminare sono relativi ai seguenti elementi: a) qualità del collegamento tra pareti ortogonali b) qualità del collegamento tra solai e pareti ed eventuale presenza di cordoli di piano c) esistenza di architravi dotate di resistenza flessionale al di sopra delle aperture d) presenza di elementi strutturali spingenti e di eventuali elementi atti ad eliminare la spinta e) presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità f) tipologia e qualità della muratura (a un paramento, a due o più paramenti, con o senza collegamenti trasversali), eseguita in mattoni o in pietra (regolare, irregolare) g) presenza e rappresentazione dell eventuale quadro fessurativo. 25

26 Dettagli costruttivi Si distinguono: Verifiche in-situ limitate: sono basate su rilievi di tipo visivo effettuati ricorrendo, di regola, a rimozione dell'intonaco e saggi nella muratura che consentano di esaminarne le caratteristiche sia in superficie che nello spessore murario, e di ammorsamento tra muri ortogonali e dei solai nelle pareti. I dettagli costruttivi di cui ai punti a) e b) possono essere valutati anche sulla base di una conoscenza appropriata delle tipologie dei solai e della muratura. In assenza di un rilievo diretto, o di dati sufficientemente attendibili, dovranno comunque essere assunte, nelle successive fasi di modellazione, analisi e verifiche, le ipotesi più cautelative. Verifiche in-situ estese ed adeguate: sono basate su rilievi di tipo visivo, effettuati ricorrendo, di regola, a saggi nella muratura che consentano di esaminarne le caratteristiche sia in superficie che nello spessore murario, e di ammorsamento tra muri ortogonali e dei solai nelle pareti. L esame degli elementi di cui ai punti da a) ad f) dovrà estendersi in modo sistematico all intero edificio Proprietà dei materiali La qualità della muratura dovrà essere verificata: a) in situ, mediante il rilievo della tessitura muraria in superficie ed in sezione (mediante piccoli scassi); b) b) in laboratorio mediante la caratterizzazione di malte, pietre e/o mattoni prelevati in situ. La misura delle caratteristiche meccaniche della muratura si ottiene mediante esecuzione di prove, in situ o in laboratorio su elementi prelevati dalle strutture dell edificio. Le prove possono in generale comprendere l utilizzo della prova con doppio martinetto piatto, prove di compressione diagonale su pannelli e prove combinate di compressione verticale e taglio. Metodi di prova non distruttivi (prove soniche, radar, ecc.) possono essere impiegati in combinazione, ma non in sostituzione di quelli sopra descritti. 26

27 Verifiche in-situ limitate: servono a completare le informazioni sulle proprietà dei materiali ottenute dalla letteratura, o dalle normative in vigore all epoca della costruzione. Sono basate su esami visivi della superficie muraria. Tali esami visivi saranno condotti dopo la rimozione di una zona di intonaco di almeno 1m x 1m, al fine di individuare forma e dimensione dei blocchi di cui è costituita, eseguita preferibilmente in corrispondenza degli angoli, al fine di verificare anche le ammorsature tra le pareti murarie. Verifiche in-situ estese: le indagini di cui al punto precedente devono essere effettuate in maniera estesa e sistematica, con saggi superficiali ed interni per ogni tipo di muratura presente. Prove con martinetto piatto doppio e prove di caratterizzazione della malta (tipo di legante, tipo di aggregato, rapporto legante/aggregato...), e eventualmente di pietre e/o mattoni (caratteristiche fisiche e meccaniche) sono richieste per verificare la corrispondenza della muratura alle tipologie definite nella tabella 11.D.1 dell'allegato 11.D. E' richiesta una prova per ogni tipo di muratura presente. Metodi di prova non distruttivi (prove soniche, prove sclerometriche, penetrometriche per la malta,...) possono essere impiegati a complemento delle prove richieste. Qualora esista una chiara, comprovata corrispondenza tipologica per materiali, pezzatura dei conci, dettagli costruttivi, in sostituzione delle prove sull'edificio oggetto di studio possono essere utilizzate prove eseguite su altri edifici presenti nella zona dell'edificio. Verifiche in-situ esaustive: servono per ottenere informazioni quantitative sulla resistenza del materiale. Si richiede, in aggiunta alle verifiche visive, ai saggi interni ed alle prove di cui ai punti precedenti, di effettuare una ulteriore serie di prove sperimentali che, per numero e qualità, siano tali da consentire di valutare le caratteristiche meccaniche della muratura Coefficienti parziali di sicurezza Con riferimento al livello di conoscenza acquisito si applicano i coefficienti parziali di sicurezza indicati nella tabella seguente. Il livello di conoscenza LC3 si intende raggiunto quando siano stati effettuati rilievo completo, e verifiche in situ adeguate ed esaustive. Il livello di conoscenza LC2 si intende raggiunto quando siano stati effettuati rilievo completo, e verifiche in situ estese. Tabella 11.6 Valori dei coefficienti parziali di sicurezza Livello di conoscenza Coefficiente LC1 1.5γ m LC2 γ m LC3 0.70γ m 27

28 Cattiva qualità muraria (terremoto Umbria-Marche) Criteri per la scelta dell intervento Indicazioni generali La scelta del tipo, della tecnica, dell entità e dell urgenza dell intervento dipende dai risultati della precedente fase di valutazione, tenendo inoltre conto degli aspetti seguenti: Nel caso in cui siano state evidenziate inadeguatezze in uno o più dei dettagli di cui al punto è necessario intervenire specificamente. In particolare, architravi non resistenti a flessione, spinte orizzontali, collegamenti inadeguati tra solai e pareti, elementi a forte vulnerabilità, vanno in ogni caso eliminati. Collegamenti inadeguati tra pareti ortogonali possono essere mantenuti, a condizione che vengano tenuti opportunamente in conto nel calcolo. 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. La trasformazione di solai flessibili in solai rigidi comporta una diversa distribuzione delle azioni agenti sulle pareti, che può rilevarsi favorevole o sfavorevole in funzione della geometria della struttura. Sono sempre opportuni interventi volti a migliorare la capacità deformativa di singoli elementi. È necessario verificare che l introduzione di rinforzi locali non riduca la duttilità globale della struttura (importante!!!!). 28

29 Tipo di intervento L intervento può appartenere a una delle seguenti categorie generali o a particolari combinazioni di esse: Rinforzo, sostituzione o ricostruzione di parte degli elementi. Modifica dell organismo strutturale: aggiunta di nuovi elementi resistenti come, ad esempio, nuovi setti murari, pareti in c.a., pareti di controvento in acciaio, cordoli di incatenamento in c.a. per strutture murarie, incatenamenti di volte o di strutture spingenti, Modifica dell organismo strutturale: saldatura di giunti tra corpi fabbrica, ampliamento dei giunti, eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili, eliminazione di eventuali piani deboli, irrigidimento di solai, 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, ad esempio con incamiciatura in c.a. di tamponature non portanti; 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 Progetto dell intervento Il progetto dell intervento deve comprendere i seguenti punti: scelta motivata del tipo di intervento; scelta delle tecniche e/o dei materiali; dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali aggiuntivi; analisi strutturale con i metodi ammessi al punto considerando le caratteristiche della struttura 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, ovvero, 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 9. 29

30 SCELTA DELL INTERVENTO: FASE CRUCIALE Copertura rigida ma pesante e gravante su muratura di qualità non elevata (terrem. Umbria-Marche) 30