Analisi sismica di edifici in muratura e misti

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1 Analisi sismica di edifici in muratura e misti Parte 3 1

2 1. Verifiche meccanismi locali 2. Interventi locali (cerchiature, catene, rinforzo solai) 3. Collegamento 3Muri Axis VM per calcolo fondazioni ed elementi secondari 2

3 Sequenza di calcolo Meccanismi locali 3

4 1 LOCALI VERIFICHE DEI MECCANISMI 4

5 L Aquila terremoto del 6 aprile 2009 Casentino 5

6 Esempi di meccanismi di modo I L Aquila terremoto del 6 aprile 2009 Centro Storico de L Aquila 6

7 Meccanismi locali Calcolo strutture in muratura e miste secondo NTC 08 Caso a) Solaio scollegato dalle pareti e spingente sulla parete anteriore il solaio scarica solo su B 7

8 Meccanismi locali Calcolo strutture in muratura e miste secondo NTC 08 Caso b) Solaio scollegato dalla parete anteriore e spingente sulle pareti laterale il solaio scarica solo su A 8

9 Meccanismi locali Calcolo strutture in muratura e miste secondo NTC 08 Caso c) Solaio rigido collegato alle pareti scollegate tra loro il solaio scarica su A e B 9

10 Meccanismi locali Calcolo strutture in muratura e miste secondo NTC 08 Caso d) Solaio flessibile ben collegato a tutte le pareti la parete B è caricata dal solaio 10

11 Meccanismi locali Calcolo strutture in muratura e miste secondo NTC 08 Caso e) Solaio rigido collegato alle pareti ben ammorsate tra loro non esiste meccanismo locale, comportamento globale con solaio rigido 11

12 Analisi Limite APPROCCIO CINEMATICO Per ogni possibile meccanismo locale ritenuto significativo per l edificio, il metodo si articola nei seguenti passi: 1. Individuazione del sistema labile (catena cinematica), attraverso corpi rigidi, definiti da piani di frattura, in grado di ruotare o scorrere tra loro 12

13 Individuare correttamente i meccanismi da analizzare Ribaltamento globale con buon ammorsamento 13

14 Individuare correttamente i meccanismi da analizzare 14

15 Individuare correttamente i meccanismi da analizzare C 2 q 2 a 0 P 2 P 2 C12 a 0 P 1 P 1 q 1 C1 Solaio intermedio spingente 15

16 Individuare correttamente i meccanismi da analizzare 16

17 Analisi Limite APPROCCIO CINEMATICO 2. Valutazione del moltiplicatore orizzontale dei carichi a 0 che genera l attivazione del meccanismo Principio dei Lavori Virtuali a n n m n o 0 Pi x,i P j x, j Pi y,i Fh h L fi i 1 j n 1 i 1 h 1 a 0 P1 P1 F1 a 0 Analisi cinematica lineare: la capacità della struttura è definita dall accelerazione spettrale che attiva il meccanismo a 0 * q1 a * 0 a n m 0 i 1 * M P i a e 0 * g 17

18 Analisi Limite APPROCCIO CINEMATICO verifica: a * o a * o-min a attivazione > a sismica a 0 P 1 P 1 q 1 18

19 Definizione dei meccanismi locali La possiblità di tracciare un perimetro chiuso generico permette all'utente di tracciare dei bordi in corrispondenza di un quadro fessurativo riscontrato in sito. 19

20 Definizione dei meccanismi locali 20

21 Definizione dei meccanismi locali 21

22 Definizione dei meccanismi locali 22

23 Definizione dei meccanismi locali 23

24 Esempio di calcolo con 3Muri 24

25 2 LOCALI INTERVENTI 25

26 Classificazione degli interventi sulle strutture esistenti

27 8.4 Classificazione degli interventi Categorie di intervento e obiettivi da conseguire 1. Adeguamento conseguire lo stesso livello di sicurezza previsto dalle norme (= strutture nuove); 2. Miglioramento aumento della sicurezza, senza raggiungere i livelli richiesti dalle norme (<= strutture nuove); 3. Riparazioni o interventi locali interventi su elementi isolati, miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

28 8.4 Classificazione degli interventi Categorie di intervento Adeguamento livello di sicurezza richiesto Miglioramento Riparazioni o interventi locali livello di sicurezza iniziale verifica intera struttura verifica locale

29 Interventi di riparazione o intervento locale Interventi su singole parti e/o elementi della struttura che interesseranno porzioni limitate della costruzione

30 8.4.3 Riparazione o intervento locale Progetto: limitato alle sole parti interessate (no verifica globale); richiesto un miglioramento locale N.B.: per gli interventi di adeguamento e miglioramento è necessario verificare l intera struttura (potrebbe essere un vantaggio!)

31 Circolare Calcolo strutture in muratura e miste secondo NTC Riparazione o intervento locale Previsti interventi di riparazione o sostituzione di singoli elementi strutturali (travi, architravi, porzioni di solaio, pilastri, pannelli murari) o parti di essi. Non deve cambiare significativamente il comportamento globale della struttura, soprattutto ai fini della resistenza alle azioni sismiche, a causa di una variazione non trascurabile di rigidezza o di peso.

32 8.4.3 Riparazione o intervento locale Sostituzione di coperture e solai a condizione che ciò non comporti una variazione significativa di rigidezza nel proprio piano, importante ai fini della ridistribuzione di forze orizzontali, né un aumento dei carichi verticali statici

33 8.4.3 Riparazione o intervento locale Interventi di ripristino o rinforzo delle connessioni tra elementi strutturali diversi tra pareti murarie; tra pareti e travi o solai; introduzione di catene/tiranti apertura di un vano in una parete muraria con opportuni rinforzi (cerchiature)

34 Normativa regione Toscana Orientamenti interpretativi in merito a interventi locali o di riparazione in edifici esistenti Elenco interventi di riparazione o locali ammessi: Interventi su solai (con limiti); Aperture di porte e finestre (con limiti); Chiusure di nicchie, vani porte e finestre; Balconi (Sup. balcone / Sup. piano inferiore) < 5% Sbalzi d <1,6 m e sup. < 5 mq Gronde, Logge, Verande, Porticati (con limiti) Sottotetti (no cambio destinazione d uso) Rifacimento tetti, ecc.

35 Normativa regione Toscana Sostituzione di solai come intervento locale o riparazione Stesse caratteristiche del solaio precedente (materiale, rigidezza, orientamento, ecc.); Variazione peso max: +10% di permanente e variabile; Variazione quota d imposta < 30cm Ancoraggio alle pareti con scassi limitati (no cordoli in breccia); ecc SE CAMBIA LA DESTINAZIONE D USO CON RIFACIMENTO DEL SOLAIO E ALTEZZA ABITABILE DIVENTA MIGLIORAMENTO O ADEGUAMENTO

36 Normativa regione Toscana Nuove aperture (porte e finestre) Controllo sulla superficie totale di nuove aperture; Le nuove aperture devono essere rinforzate per ripristinare rigidezza e resistenza; Non devono alterare la struttura resistente di piano e la regolarità della struttura; Previsto buon ammorsamento laterale e alla base;

37 Normativa regione Toscana Limiti: le aperture devono interessare una superficie <15% S totale per le direzioni X e Y. (s1+s2+s3) < 0,15*Stot X (s3+s4+s5) < 0,15*Stot Y s1 s5 s2 s3 s4 s6

38 Normativa regione Toscana 1.2 Calcolo e verifica (rinforzi aperture) Occorre dimostrare che: 1. la rigidezza dell elemento variato (parete) non cambi significativamente (± 15%); 2. che la resistenza e la capacità di deformazione, anche in campo plastico, non peggiorino ai fini del comportamento rispetto alle azioni orizzontali. 3. il taglio ultimo della parete e lo spostamento ultimo dovranno essere superiori ai valori dello stato iniziale.

39 Normativa regione Toscana 1.2 Calcolo e verifica NOTE la rigidezza non è necessariamente quella elastica. dopo l apertura è richiesto un comportamento il più possibile uguale a prima in termini di rigidezza, resistenza e capacità di deformazione

40 Normativa regione Toscana Il ripristino di rigidezza (elemento principale dell intervento) può avvenire secondo le tecniche previste al punto C8.A.5.5 e C8.A.5.6. Inserimento di telai metallici rigidi in acciaio o in c.a. cerchiatura del vano di progetto rinforzi sulle porzioni di murature residue laterali. Verifiche: Confronto della parete prima e dopo gli interventi

41 Verifica degli elementi secondari

42 ANALISI DEI CARICHI VERIFICHE C.A. RINFORZI STRUTTURE C.A. Carichi solai Carichi Vento Carichi Neve Analisi semplificata azioni sismiche Resistenza prove cls in opera SLU flessione - pressoflessione travi pilastri SLU taglio travi pilastri TA fessurazione travi Rinforzi travi flessione FRP Cerchiature colonne acciaio - FRP Rinforzi travi e pilastri taglio con FRP - Acciaio RINFORZI MURATURE ELEMENTI SECONDARI Architravi in acciaio e muratura Cerchiature porte finestre Verifica ancoraggio catene Verifica muratura di tamponamento Verifica solai in legno

43 Software per calcolo sismico MODULO 1 ANALISI DEI CARICHI Carichi Solai Carichi Vento Carichi Neve Analisi semplificata azioni sismiche

44 Software per calcolo sismico MODULO 2 VERIFICHE C.A. Resistenza prove cls. in opera SLU flessione, presso flessione di travi, pilastri SLU taglio di travi, pilastri TA fessurazione travi

45 Software per calcolo sismico MODULO 3 RINFORZI STRUTTURE C.A. Rinforzi travi flessione FRP Cerchiature colonne acciaio FRP Rinforzi taglio FRP travi e pilastri

46 Software per calcolo sismico MODULO 4 RINFORZI MURATURE Architravi in acciaio e muratura Cerchiature porte finestre Verifica ancoraggio catene

47 Architravi in acciaio e muratura

48 Architravi in acciaio Carichi inclusi in un triangolo equilatero costruito sull architrave Muratura sovrastante Solai I carichi derivanti dai solai si considerano come un carico costante ridistribuiti sulla larghezza dell architrave I carichi derivanti dal peso della muratura si considerano come un carico distribuito triangolare 48

49 Architrave in acciaio Combinazione di carico a stato limite ultimo per la verifica del momento resistente Verifica a SLU: resistenza M M sd rd q solaio f yd 2 Lt 8 W q mur, Max 12 L 2 t Combinazione di carico quasi permanente per la verifica della freccia f %L Verifica a SLE: freccia f lim q mur, Max J E L 4 t q Lt J E solaio 4 49

50 Architrave in muratura Il comportamento di un architrave (o piattabanda) in muratura, è quello di un arco L altezza x della porzione compressa allo stato limite alle imposte e in mezzeria si ricava eguagliando il lavoro del carico applicato con quello delle tensioni interne t = spessore della muratura Massimo carico distribuito Momento resistente della piattabanda 2 L p0 q 2 q co t x x 4 q M res res h 2 fd t L fd 4 t h 2 2 h 2 50

51 Progetto delle cerchiature 51

52 Progetto delle cerchiature Intervento adeguamento o miglioramento Modello globale: valutazione d insieme Intervento locale Analisi singola parete Obiettivo: ripristino della situazione pre-esistente Gli interventi di adeguamento e Le verifiche per gli interventi locali miglioramento sismico controllano la sono riferite all elemento singolo e struttura nel suo insieme e quindi le prescindono dalla zona sismica, aperture potrebbero non richiedere quindi forniscono lo stesso risultato per la zona 4 e la zona 1! rinforzi, anzi essere favorevoli. 52

53 Progetto delle cerchiature per interventi locali Aperture che riequilibrano la struttura: Se non si desidera rinforzare le aperture occorre progettare come miglioramento, eseguendo una verifica globale, controllando il comportamento. 53

54 Progetto delle cerchiature per adeguamento o miglioramento) Modello globale realizzato con 3Muri Si inseriscono nelle aperture le caratteristiche cerchiature (acciaio o c.a.) 54

55 Progetto delle cerchiature per interventi locali DM 81: verifica in termini di resistenza e rigidezza con ripristino della rigidezza (telaio + pannello) e resistenza almeno pari a quella del pannello senza foro. Controllo solo in fase iniziale del sisma NTC richiedono il controllo in fase finale 55

56 Progetto delle cerchiature per interventi locali Variazione da Circolare 81 a NTC 08 I parametri meccanici della muratura sono aumentati notevolmente G NTC = G Cir. 81 * (3 5) da Lagormarsino Corso Ordine ing. Bologna 2011 I profili calcolati con il vecchio metodo sono esuberanti

57 Progetto delle cerchiature per interventi locali Criticità: F u F y F u F y con telai di grandi dimensioni aumento rigidezze e resistenza ma riduco duttilità senza telai dy du dy du 57

58 Progetto delle cerchiature per interventi locali Criteri proposti dalla Regione Toscana Rigidezza: ridotta al massimo 15% Resistenza: superiore a quella del pannello originario Duttilità: duttilità (spostamento ultimo) pari a quella del pannello originario 58

59 Progetto delle cerchiature per interventi locali Formule da utilizzare nella progettazione Nella progettazione di un intervento locale si assume come riferimento il modello a rotazioni bloccate dei nodi (telaio shear-type). da Lagormarsino Corso Ordine ing. Bologna

60 Progetto delle cerchiature per interventi locali resistenza rigidezza duttilità spostamento da Lagormarsino Corso Ordine ing. Bologna

61 Progetto delle cerchiature per interventi locali 1. Calcolo di rigidezza, resistenza e capacità di spostamento del pannello originario h rigidezza resistenza l 61

62 Progetto delle cerchiature per interventi locali 2. Calcolo di rigidezza, resistenza e capacità di spostamento dei due maschi (di lunghezza l e l ) che si creano con il foro (di ampiezza a) h J W h l a l 62

63 Progetto delle cerchiature per interventi locali 3) Calcolo del profilo attraverso il modulo di resistenza W* necessario a ripristinare la resistenza globale del pannello originario: 4) Selezione del profilo necessario (W W*) e, tramite il momento d inerzia J, valutazione dello spostamento corrispondente alla plasticizzazione del telaio: 63

64 Progetto delle cerchiature per interventi locali 5) Confronto di d y,telaio con lo spostamento ultimo del pannello con apertura. Se è maggiore di questo, controllo che in d u il telaio fornisca la resistenza aggiuntiva necessaria (eventualmente si sceglie un profilo più rigido): 64

65 Progetto delle cerchiature per interventi locali 6) Confronto della curva taglio-spostamento del pannello originario e di quello con l apertura cerchiata, al fine di valutare se possono essere considerate equivalenti (nel senso indicato nella Circolare NTC 2009). L equivalenza si verifica calcolando l area sottesa fino allo spostamento ultimo, rappresentativa del lavoro di deformazione. 65

66 Ancoraggio delle catene 66

67 Ancoraggi catene Calcolo strutture in muratura e miste secondo NTC 08 Verifica a punzonamento T pun b t a t f 2 2 v Verifica a penetrazione T pen f d a b (tensioni all interfaccia piastramuratura) Verifica a snervamento del tirante T tir f y

68 Solai misti legno cls 68

69 Solai in legno-calcestruzzo Verifica di: - tensioni in legno e cls a SLU - capacità portante dei connettori a SLU - deformazioni a SLE del solaio calcolate all istante iniziale e a t inf. per il particolare comportamento reologico del legno e dei suoi derivati (NTC 4.4.7). Calcolo della capacità portante del sistema legno-connettore-cls secondo la procedura riportata nell appendice B della UNI EN :2009 Passo dei connettori massimo s max < 4 s min per applicare l ipotesi di passo equivalente costante. 69

70 Verifica tamponamenti 70

71 Verifica Tamponamenti Elementi costruttivi senza funzione strutturale: gli effetti dell azione sismica possono essere determinati applicando agli elementi una forza orizzontale Fa definita come segue: F a = S a W a / q a (NTC Eq ) Verifiche Attivazione di cinematismi Rapporto tra forze stabilizzanti e destabilizzanti Resistenza del materiale Rapporto tra momento resistente e momento sollecitante 71

72 3 3MURI COLLEGAMENTO AXIS VM 72

73 Collegamento con Axis VM 73

74 FINE 74

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