RIQUALIFICARE CON IL LEGNO IN ZONE CARATTERIZZATE DA RISCHIO SISMICO. dr. Ivan Giongo Ricercatore presso il DICAM Università di Trento

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Gilberta Gatto
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1 RIQUALIFICARE CON IL LEGNO IN ZONE CARATTERIZZATE DA RISCHIO SISMICO dr. Ivan Giongo Ricercatore presso il DICAM Università di Trento

2 Casa Baraccata: Primo regolamento antisismico d Italia Calabria, Italia [G. Vivenzio 1783] Immagine Opus da archivio Craticium web Ercolano, Italia III sec a.c 1783 Terremoto di Reggio e Messina [Mw stimata 6,9] 2

3 TELAI IN LEGNO A SOSTEGNO DELLA MURATURA [Dizhur et al., Nuova Zelanda] Struttura a telaio in legno progettata per evitare il ribaltamento fuori piano della muratura perimetrale 3

secco Muratura di tamponamento Cordolo in C.A.

4 RINFORZO DI STRUTTURE A TELAIO IN C.A. MEDIANTE PANNELLI X-LAM Aumento di massa contenuto Miglioramento efficienza energetica Intervento reversibile Uso continuativo della struttura Lavorazioni a secco Muratura di tamponamento Cordolo in C.A. Durabilità Aumento del volume edilizio Modifica della facciata esterna Sistema di connessione Pannello X-Lam [I. Sustersic, B. Dujic 2014] 4

5 RINFORZO DI MURATURE MEDIANTE PANNELLI X-LAM Intervento reversibile Lavorazioni a secco Aumento di massa contenuto Miglioramento efficienza energetica Mantenimento della facciata esterna Durabilità Velocità di esecuzione [UNITN] Interruzione d uso (limitato) Riduzione del volume interno Impossibilità di realizzare rinforzi di parete continui 5

6 RINFORZO DI MURATURE MEDIANTE PANNELLI X-LAM Connessione: Connettori a secco Incremento prestazioni: Resistenza di picco +20 % % 200 F [kn] [UNITN] d [mm] 6

7 ASSENZA DI ELEMENTI DI PRESIDIO NEI GIUNTI DI CARPENTERIA Δ Dislocazione elementi nel nodo puntone-catena non presidiato da connettori metallici Terremoto pianura padano emiliana 2012 [C. Ferrari] 7

8 SOLUZIONI INADATTE A SOPPORTARE CARICHI NON SIMMETRICI Elementi progettati per sopportare carichi simmetrici possono entrare in crisi se caricati non simmetricamente Analizzare diverse combinazioni di carico 8

9 COPERTURE SPINGENTI Le spinte non contrastate in copertura devono essere eliminate Inserimento di tiranti [Penna et al. 2007] [Penna et al. 2007] 9

murature causata dall eccessiva deformabilità

10 DEFORMABILITÀ DI PIANO DI SOLAI E COPERTURE [M.A. Parisi, M. Piazza 2015] Evitare il collasso fuori piano delle murature causata dall eccessiva deformabilità delle Immagine da archivio web coperture 10

e devono essere opportunamente collegate alle murature

11 COPERTURE RIGIDE: ATTENZIONE! Le coperture devono avere una adeguata rigidezza di piano e devono essere opportunamente collegate alle murature perimetrali Evitare coperture pesanti Umbria - Marche [Borri, 2007 Progetto Reluis] 11

12 COLLEGAMENTI TRA ORIZZONTAMENTI E PARETI VERTICALI Collegamenti a trazione Solaio ligneo Ingham and Griffith [2011] Collegamenti a taglio [Doglioni, 1999] Bursi et al. [2009] 12

13 DEFORMABILITÀ DI PIANO DEI SOLAI E COMPORTAMENTO GLOBALE F=ma F/4 F/2 F/4 F/3 F/3 F/3 Diaframmi flessibili Dir. sisma Pressoflessione Taglio sommità Taglio base Condiz. ultime Dir. sisma 13

14 D D= 0mm D 0,5%h D 0,5%h [Nakamura et al. (2016)] 14

15 RIGIDEZZA DI PIANO DEGLI ORIZZONTAMENTI TEST IN LABORATORIO Dimensione campioni: 5 m 4 m Direzione di carico: parallela ai travetti Tavolato semplice Tavolato doppio Bandelle metalliche / CFRP Soletta in c.a. Compensato (3 strati) 15

16 RIGIDEZZA DI PIANO DEGLI ORIZZONTAMENTI TEST IN SITU DI SOLAI ESISTENTI Prove cicliche e test di snap-back c) a) b) g) g) h) d) e) f) 16

17 ESISTONO DOCUMENTI NORMATIVI IN MATERIA? ASCE/SEI «Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings» (2013) NZSEE «Assessment and Improvement of the Structural Performance of Buildings in Earthquakes Section 10 Revision Seismic Assessment of Unreinforced Masonry Buildings» (2015) 17

18 PER QUANTO RIGUARDA L ITALIA E L EUROPA? Ci sono delle proposte in discussione in questo momento a livello nazionale ed europeo 18

19 SOLUZIONI DI RINFORZO DEI SOLAI PER AZIONI NEL PIANO a) tavolato aggiuntivo b) pannelli strutturali c) nastri metallici E PER AZIONI FUORI PIANO d) soletta in c.a. e) pannelli in X-LAM/LVL f) tavoloni continui e tavolato aggiuntivo 19

ANALISI NUMERICHE DI DIAFRAMMI LIGNEI ESISTENTI

a: Rapporto di forma Fattore di scala Direzione

Diversi approcci di modellazione Analisi statiche

20 ANALISI NUMERICHE DI DIAFRAMMI LIGNEI ESISTENTI Analisi parametriche con particolare attenzione a: Rapporto di forma Fattore di scala Direzione di carico X-LAM Doppio tavolato Compensato Diversi approcci di modellazione Analisi statiche non lineari Analisi dinamiche non lineari Tavolato semplice 20

RINFORZO FUORI-PIANO E NEL-PIANO SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO L elemento di rinforzo viene reso «collaborante» tramite l inserimento di connettori a vite Disposizione e tipologie dei connettori

21 RINFORZO FUORI-PIANO E NEL-PIANO SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO L elemento di rinforzo viene reso «collaborante» tramite l inserimento di connettori a vite Disposizione e tipologie dei connettori testate: S1 Viti doppio filetto disposte a X (α = 45 ) Trave sdraiata (GL24h) 500x80 mm 2 Tavolato esistente Trave (GL24h) 150x200 mm 2 S2 Viti doppio filetto (α = 45 taglio-trazione) Spaziatura dei connettori: s min = 100 mm s max = 200 mm S3 Viti tutto filetto disposte a X (α = 45 ) s min s max s min S4 Viti a filetto semplice (α = 90 ) L = 7,5 m 21

RINFORZO FUORI-PIANO E NEL-PIANO SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO Carico al

100% F max = 110,3 kn F max = 92,6 kn F max = 125,5 kn Modalità di rottura per

k +Q k = 4 kn/m 2 (connessione deformabile) η= 0 % 0 50 100 150 200 250 L/300

22 RINFORZO FUORI-PIANO E NEL-PIANO SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO Carico al martinetto vs Freccia in mezzeria F [kn] (scorrimento impedito) η= 100% F max = 110,3 kn F max = 92,6 kn F max = 125,5 kn Modalità di rottura per tenso-flessione dell elemento inferiore 80 F max = 72,0 kn kn G k +Q k = 4 kn/m 2 (connessione deformabile) η= 0 % L/300 w [mm] Viti doppio filetto Viti doppio filetto Viti tutto filetto Viti filetto singolo 22

PROCEDURA DI PRE-SOLLECITAZIONE E MONTA Procedura: 1.

3 1 2 4 6 [Brevetto Italiano VR2012A000195] Sollevamento La forza di

23 PROCEDURA DI PRE-SOLLECITAZIONE E MONTA Procedura: 1. Posizionamento di un elemento ligneo sopra il travetto da rinforzare 2. Inserimento sequenziale (da int. a est.) di viti con un angolo di 45 rispetto all asse baricentrico della trave [Brevetto Italiano VR2012A000195] Sollevamento La forza di compressione esercitata dalle viti permette di ottenere una struttura composta pre-sollecitata e con controfreccia [Giongo et al., 2012] 23

24 SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO «PRECOMPRESSI» TEST A ROTTURA 17 Test a rottura (L=6.4 m) MATERIALI Pannello: LVL di latifoglia / CLT di conifera Trave: Latifoglia (GL70) / Conifera (GL24) Conifera Travetto in legno lamellare Conifera Pannello in CLT Latifoglia Travetto in LVL(GL70) Pannello in LVL LEGNO DI CONIFERA CONNETTORI SETUP Viti doppio filetto Rondella tradizionale Viti a filetto singolo Rondella speciale LEGNO DI LATIFOGLIA SOLUZIONI IBRIDE Nuove realizzazioni, sostituzioni Soluzioni di rinforzo 24

SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO «PRECOMPRESSI» TEST A ROTTURA F [kn] 275 250 225 200 175

52 46 39 33 26 20 13 7 0 q [kn/m 2 ] 39 125 33 Monta L/250 q 0 = 14,9 kn/m 2 q SLE =

25 SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO «PRECOMPRESSI» TEST A ROTTURA F [kn] SLE (f=l/300) d [mm] q [kn/m 2 ] Monta L/250 q 0 = 14,9 kn/m 2 q SLE = 27,7 kn/m 2 F [kn] d [mm] q [kn/m 2 ] 25

26 SOLAI COMPOSTI LEGNO-LEGNO «PRECOMPRESSI» TEST A ROTTURA SLE (d= L/300) A1: Solaio precompresso A2: Solaio composto standard B1: Solaio precompresso d [mm] 26

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