All In One: Vulnerabilità ed adeguamento di strutture esistenti in cemento armato e muratura anche con l'ausilio di materiali fibrorinforzati

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1 All In One: Vulnerabilità ed adeguamento di strutture esistenti in cemento armato e muratura anche con l'ausilio di materiali ibrorinorzati Antonella Giordano Dipartimento di Ingegneria Civile Università degli Studi di Salerno angiordano@unisa.it Roma, 29 novembre 2012

2 Impiego dei materiali compositi nell Ingegneria Civile In Italia l utilizzo dei materiali compositi ibrorinorzati, comunemente denominati FRP (Fiber Reinorced Polymer), ha soprattutto interessato il settore della riabilitazione strutturale. Nel D.M. 14 gennaio 2008 (Norme Tecniche per le Costruzioni, NTC) non è avvenuto il riconoscimento auspicato dei materiali compositi, come materiali strutturali, il cui uso èstato invece subordinato al rilascio di speciici benestari tecnici da parte del Ministero delle Inrastrutture. Sono esclusi da tali procedure i soli impieghi per interventi su costruzioni esistenti purché rispettosi di normative e documenti di comprovata validità, come ad esempio le istruzioni e i documenti tecnici del CNR ( 8.6 del DM 14/01/2008).

3 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione Nel rinorzo di elementi di c.a. mediante lamine o tessuti di materiale composito, il ruolo dell aderenza tra calcestruzzo e composito assume grande importanza in quanto il meccanismo di rottura per delaminazione (perdita di aderenza) è di tipo ragile. Nello spirito del criterio di gerarchia delle resistenze tale meccanismo di crisi non deve precedere il collasso per lessione o per taglio dell elemento rinorzato.

4 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione In linea di principio, la delaminazione può prodursi all interno dell adesivo, tra calcestruzzo ed adesivo, nel calcestruzzo o all interno del rinorzo (ad esempio tra strati di tessuto orditi con dierenti angoli di inclinazione delle ibre). Delaminazione debonding: nel calcestruzzo Delaminazione tra calcestruzzo e adesivo in concrete between calcestruzzo concrete and adhesive Delaminazione nell adesivo in adhesive Delaminazione nella lamina Calcestruzzo concrete adhesive Adesivo Lamina in FRP

5 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione Modalità 1 (Delaminazione di estremità); Modalità 2 (Delaminazione intermedia, causata da essure per lessione nella trave); Modalità 3 (Delaminazione causata da essure diagonali da taglio); Modalità 4 (Delaminazione causata da irregolarità e rugosità della supericie di calcestruzzo). g + q Modalità 1 Modalità 2 zona essurata zona di massimo momento lettente Modalità 4 Modalità 3 zona non essurata

6 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione La veriica di sicurezza nei conronti della crisi per delaminazione richiede la valutazione: della massima orza trasmissibile dal calcestruzzo al rinorzo (SLU); delle tensioni, sia tangenziali che normali, mobilitate all interaccia calcestruzzo FRP (SLE).

7 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione (slu) Modalità 1 Con rierimento ad una tipica prova di aderenza, il valore ultimo della orza sopportabile dal rinorzo di FRP, prima che subentri la delaminazione, dipende, a parità di tutte le altre condizioni, dalla lunghezza, l b, della zona incollata. Il valore ultimo della orza sopportabile dal rinorzo di FRP cresce con l b ino ad attingere un massimo corrispondente ad una ben deinita lunghezza, l e lunghezza ottimale di ancoraggio valutabile come: l e = E t 2 ctm [lunghezze in mm] dove E e t sono, rispettivamente, il modulo di elasticità normale nella direzione della orza e lo spessore del composito ibrorinorzato ed ctm èla resistenza media a trazione del calcestruzzo costituente il supporto. F max l b l e t b b

8 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione (slu) Modalità 1 Con rierimento ad una delaminazione per modalità 1 e per lunghezze di ancoraggio maggiori o uguali a quella ottimale, la tensione di progetto del rinorzo, dd, ovvero il valore della massima tensione alla quale il rinorzo può lavorare nella sezione terminale di ancoraggio una volta avvenuto il traserimento degli sorzi dal calcestruzzo al rinorzo di FRP vale: 1 2 E Γ Fk dd = γ γ t,d essendo γ,d il coeiciente parziale indicato in Tabella 3-2, γ c il coeiciente parziale del calcestruzzo e Γ Fk l energia speciica di rattura. c Γ = k [orze in N, lunghezze in mm] Fk b ck ctm k b èun attore di tipo geometrico il cui valore è unzione della larghezza della trave rinorzata, b, e di quella del rinorzo, b. (per b / b < 0.33 si adotta il valore di k b corrispondente a b / b = 0.33) k b b 2 = b b

9 Classiicazione dei sistemi di rinorzo I sistemi di FRP idonei per il rinorzo esterno di strutture possono essere classiicati dal punto di vista tipologico come di seguito speciicato: Sistemi preormati (precured systems); Sistemi impregnati in situ (wet lay up systems); Sistemi preimpregnati (prepreg systems). Il documento CNR n.200 distingue i sistemi di rinorzo in applicazioni di tipo A e di tipo B. Appartengono al primo tipo i sistemi di rinorzo di cui siano certiicati sia i materiali che il sistema completo applicato ad un substrato deinito. Appartengono al secondo tipo i sistemi di cui siano certiicati i soli materiali.

10 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione (slu) Modalità 1 Nel caso di lunghezze di ancoraggio, l b, minori di quella ottimale, l e, la tensione di progetto deve essere opportunamente ridotta in accordo con la relazione: b = dd,rid dd le Quando si accia ricorso a particolari dispositivi di ancoraggio (barre trasversali di composito, asciatura dell estremità mediante tessuti, ecc.), la orza massima di ancoraggio deve essere valutata mediante apposite indagini sperimentali. l 2 l l b e

11 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione (slu) Modalità 2 Allo scopo di prevenire il meccanismo di delaminazione secondo la modalità 2, si può veriicare che la variazione di tensione Δσ nel rinorzo di FRP tra due essure consecutive non superi un opportuno valore limite Δσ R, dipendente dalle caratteristiche del legame di aderenza, dalla distanza tra le essure e dallivello di tensione σ nel rinorzo b essura intermedia trave di c.a. 3.5 τ b [N/mm 2 ] arctg K s [mm] FRP direzione di propagazione della delaminazione

12 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Meccanismi di rottura per delaminazione (slu) Modalità 2 In alternativa, è possibile ricorrere ad una procedura sempliicata consistente nel veriicare che allo SLU la tensione nel composito ibrorinorzato non ecceda un valore massimo, dd,2, ornito dalla seguente relazione: k dd,2 = kcr dd = γ γ,d cr Fk nella quale, in mancanza di dati speciici, il coeiciente k cr può essere assunto pari a 3.0. Il corrispondente valore della deormazione di progetto del composito ibrorinorzato, ε dd, vale: dd,2 ε dd = E c 2 E Γ t

13 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Veriica delle tensioni di interaccia (SLE) Si deve controllare che, all interaccia adesivo calcestruzzo in prossimità delle estremità del rinorzo, per la combinazione di carico rara o requente, la tensione tangenziale equivalente, τ b,e, sia ineriore alla resistenza di adesione tra il rinorzo ed il substrato di calcestruzzo, bd : dove: τ τ m = k τ b,e id m V t h x = I n ( z=a) ( e) c τ b,e bd n = E /E c x e q z h d a FRP L c t b

14 Valutazione della resistenza nei conronti della delaminazione Veriica delle tensioni di interaccia (SLE) Determinazione della resistenza di adesione tra il rinorzo ed il substrato di calcestruzzo, bd : dove: bd = k b γ ctk b k b b 2 = b b Coeiciente parziale γ b = 1.0 γ b = 1.2 Combinazione di carico Rara requente

15 Rinorzo a lessione Generalità Il rinorzo a lessione con materiali compositi può essere eseguito applicando una o più lamine, ovvero uno o più strati di tessuto, al lembo teso dell elemento da rinorzare.

16 Rinorzo a lessione Generalità Il progetto allo SLU richiede il dimensionamento del rinorzo di FRP in modo che il momento sollecitante di progetto, M Sd, e quello resistente di progetto della sezione rinorzata, M Rd, soddisino la disequazione: Le ipotesi ondamentali su cui si basa l analisi allo SLU delle sezioni di c.a. rinorzate con FRP sono le seguenti: conservazione della planeità delle sezioni rette ino a rottura, in modo che il diagramma delle deormazioni normali sia lineare; peretta aderenza tra i materiali componenti (acciaio calcestruzzo, FRPcalcestruzzo); incapacità del calcestruzzo di resistere a sorzi di trazione; M Sd M legami costitutivi del calcestruzzo e dell acciaio conormi alla Normativa vigente; legame costitutivo del composito ibrorinorzato elastico lineare ino a rottura. Rd

17 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento allo stato limite ultimo Generalità L intervento di rinorzo risulta eicace per sezioni a debole armatura. Si ipotizza che la rottura per lessione si maniesti quando si veriica una delle seguenti condizioni: raggiungimento della massima deormazione plastica nel calcestruzzo compresso, ε cu, come deinita dalla Normativa vigente; raggiungimento di una deormazione massima nel rinorzo di FRP, ε d, calcolata come: ε k εd = min ηa, εdd γ dove ε k èla deormazione caratteristica a rottura del rinorzo, γ e η a sono i coeicienti deiniti rispettivamente nella Tabella 3-2 e nella Tabella 3-4 del DT200, ε dd èla deormazione massima per delaminazione intermedia (generalmente il valore minimo corrisponde ad ε dd ).

18 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento allo stato limite ultimo Calcolo della resistenza di progetto a lessione dell elemento rinorzato con FRP Nell ipotesi che il rinorzo di FRP sia applicato su un elemento soggetto ad una sollecitazione preesistente, cui corrisponda un momento applicato M 0 si deve procedere alla valutazione dello stato deormativo iniziale se M 0 >M ess. In caso contrario, lo stato deormativo iniziale può essere di norma trascurato. Le deormazioni signiicative sono quella al lembo compresso, ε co, e quella al lembo teso, ε o, dove viene applicato il rinorzo di FRP, da ricavarsi in base alla linearità del diagramma delle deormazioni normali sulla sezione retta.

19 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento allo stato limite ultimo Calcolo della resistenza di progetto a lessione dell elemento rinorzato con FRP Nella zona 1 la rottura si attinge per raggiungimento della deormazione (dilatazione) elastica limite di progetto nelle ibre: un qualunque diagramma delle deormazioni corrispondente a tale modalità di rottura ha come punto isso il valore limite della deormazione delle ibre, ε d. d 2 As2 Α x = =ξ ξ d εc0 ε co 1 εcu ε εs2 ε σs2 σ s2 σc σ c ε = ε d ε ( ) x = ε + ε ( h x ε ) c d o cu h d As1 Α 2 M d x εs1 = ( εd + εo) ( h x ) d 1 b b A A t εd ε s εy,d >ε yd ε d ε0ε o σs1 yd σ σ ε ε ε x d 2 s2 = ( d + o) ( h x )

20 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento allo stato limite ultimo Calcolo della resistenza di progetto a lessione dell elemento rinorzato con FRP Nella zona 2 la rottura avviene per schiacciamento del calcestruzzo con acciaio teso snervato, mentre la deormazione limite delle ibre non è stata ancora raggiunta (in tal caso resta issata la deormazione massima del calcestruzzo compresso, ε cu ) d 2 As2 Α x = =ξ ξ d εc0 ε co 1 εcu ε εs2 ε σs2 σ s2 σc σ c ε ε = ( h x) ε ε x ε cu 0 d c = ε cu h d As1 Α 2 M d ε = ε s1 cu x x d 1 b b A A t εd ε s εy,d >ε yd ε d ε0ε o σs1 yd σ σ ε s2 = ε cu x d x 2

21 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento allo stato limite ultimo Calcolo della resistenza di progetto a lessione dell elemento rinorzato con FRP Le due equazioni da utilizzare per la risoluzione del problema sono quella di equilibrio alla traslazione nella direzione dell asse della trave e quella di equilibrio alla rotazione intorno all asse passante per il baricentro delle armature tese e parallelo all asse neutro. 0 = ψ b x + A σ A A σ cd s2 s2 s1 yd 1 M = ψ b x ( d λ x) + A σ ( d d ) + A σ d γ Rd cd s2 s2 2 1 Rd As2 Α εc0 ε co d 2 d R c c x = =ξ ξ d ψ = λ = b x d c x cd ( = 0.85 cd cd ) h d d 1 As1 Α b b A A t εd ε s εy,d >ε yd ε d 2 1 ε0ε o εcu ε εs2 ε σs2 σ s2 σc σ c σs1 yd σ σ M R c

22 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio Gli SLE più comuni da veriicare sono quelli relativi a: limitazione delle tensioni; controllo dell inlessione; controllo della essurazione. Le veriiche in condizioni di esercizio possono essere svolte in campo elastico lineare tenendo conto sia del comportamento per sezione interamente reagente che per sezione essurata. Va tenuta in conto l eventuale deormazione preesistente al momento dell applicazione del rinorzo. Le tensioni nei materiali sono valutabili per sovrapposizione degli eetti.

23 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio Le ipotesi alla base del calcolo sono: comportamento elastico lineare omogeneo dei materiali; conservazione della planeità delle sezioni rette; assenza di scorrimenti (peretta aderenza) tra calcestruzzo ed armatura metallica, nonché tra calcestruzzo e rinorzo di FRP.

24 Rinorzo a lessione Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio veriica delle tensioni In condizioni di esercizio le tensioni nel composito ibrorinorzato, calcolate per la combinazione di carico quasi permanente, devono soddisare la limitazione σ η k, essendo k la tensione caratteristica di rottura del rinorzo ed η il attore di conversione, i cui valori sono suggeriti nel 3.5. In presenza di un momento M 0 agente sulla sezione all atto dell applicazione del rinorzo e di un momento M 1 dovuto ai carichi applicati dopo l intervento, le tensioni indotte dal momento complessivo M=M 0 +M 1 possono essere valutate in maniera additiva, nel modo seguente: tensioni nel calcestruzzo: σ c = σ c0 + σ c1, σ c0 = M 0 /W 0,cs, σ c1 = M 1 /W 1,cs ; tensioni nell acciaio teso: σ s = σ s0 + σ s1, σ s0 = n s M 0 /W 0,si,σ s1 = n s M 1 /W 1,si ; tensioni nelle ibre: σ = n M 1 /W 1,i.

25 Rinorzo a taglio Generalità Il rinorzo a taglio si rende necessario nel caso di elementi strutturali per i quali il taglio di calcolo, eventualmente valutato con i criteri della gerarchia delle resistenze, sia superiore alla corrispondente resistenza di calcolo. Il rinorzo a taglio va veriicato per il solo SLU.

26 Rinorzo a taglio Conigurazioni per il rinorzo a taglio laterale ad U in avvolgimento

27 Rinorzo a taglio Conigurazioni per il rinorzo a taglio Nel caso di rinorzi ad U su sezioni rettangolari o a T, è possibile migliorare le condizioni di vincolo delle estremità libere (non avvolte completamente attorno agli angoli delle sezioni) dei tessuti, mediante l applicazione, in tali zone, di barre, lamine o strisce di materiale composito. In tale eventualità, se è dimostrata l eicacia del vincolo oerto dai suddetti dispositivi, il comportamento del rinorzo ad U può considerarsi equivalente a quello del rinorzo in avvolgimento.

28 Rinorzo a taglio Resistenza di progetto a taglio La resistenza di progetto a taglio dell elemento rinorzato può essere valutata attraverso la seguente relazione: { } V = min V + V, V Rd Rd,s Rd, Rd,c dove V Rd,s èil contributo dell armatura trasversale di acciaio, da valutarsi in accordo con la Normativa vigente ponendo l angolo di inclinazione delle essure da taglio rispetto all asse dell elemento, θ, pari a 45 ; V Rd, è il contributo del rinorzo di FRP, da valutarsi come indicato nel seguito; V Rd,c è la resistenza della biella compressa di calcestruzzo, da valutarsi in accordo con la Normativa vigente.

29 Rinorzo a taglio Resistenza di progetto a taglio Rinorzo laterale 1 sin w V = β min 0.9 d, h 2 t Rd, w ed γ sinθ p Rd { } Rinorzo ad U o in avvolgimento ed è la resistenza eicace di calcolo del rinorzo laterale 1 w V = Rd, 0.9 d ed 2 t (cot θ + cot β ) γ p Rd ad U h d h w β p' w θ c b w t p p in avvolgimento

30 Rinorzo a taglio Resistenza di progetto a taglio Resistenza eicace di calcolo del rinorzo h d h Rinorzo laterale w 2 z l rid,eq eq c = ed dd b w t min{ 0.9 dh, w} z rid,eq s z = z + l, z = min rid,eq rid eq rid { 0.9 d, hw } l sin β, l = sin β e eq / E s è lo scorrimento ultimo di delaminazione da assumersi pari a 0.2 mm Rinorzo ad U 1 l sin β e = 1 ed dd 3 min { 0.9 dh, w} Rinorzo in avvolgimento 1 l sin β e 1 l sin β e = 1 ( ) 1 ed dd + φ R d dd 6 min{ 0.9 dh, w} 2 min{ 0.9 dh, w} φ = c c r r, R b b w w ed dd β p' w p θ p

31 Rinorzo a taglio Limitazioni e dettagli costruttivi Nel caso di disposizione ad U ed in avvolgimento, gli spigoli della sezione dell elemento da rinorzare a contatto con il materiale composito devono essere arrotondati, in modo da evitare il tranciamento del rinorzo. Il raggio di curvatura, r c, dell arrotondamento deve essere non minore di 20 mm. Nel caso di rinorzi discontinui costituiti da strisce di materiale composito, la larghezza, w, ed il passo, p, delle strisce, misurati (in mm) ortogonalmente alla direzione delle ibre, devono rispettare le seguenti limitazioni: 50 mm w 250 mm w p min{0.5 d, 3 w, w mm}.

32 Coninamento Generalità Un adeguato coninamento degli elementi di c.a. può determinare un miglioramento delle prestazioni dell elemento strutturale, in termini di incremento: della resistenza ultima e la corrispondente deormazione ultima, per elementi sollecitati da sorzo normale centrato o con piccola eccentricità; della duttilità e, congiuntamente all impiego di rinorzi longitudinali, la resistenza ultima per membrature pressoinlesse. L incremento della resistenza a compressione e della corrispondente deormazione ultima del calcestruzzo coninato con FRP dipendono dalla pressione di coninamento applicata, unzione della rigidezza del sistema e della orma della sezione trasversale dell elemento da coninare.

33 Coninamento Generalità Il coninamento di elementi di c.a. può essere realizzato con tessuti o lamine di FRP disposti sul contorno in modo da costituire una asciatura esterna continua (ricoprimento) o discontinua (cerchiatura).

34 Coninamento Generalità Un sistema coninante a base di FRP (elastico ino a rottura), a dierenza di un sistema di acciaio (elasto plastico), esercita una pressione laterale sempre crescente, in senso stretto, all aumentare della dilatazione trasversale dell elemento coninato. Legame tensione deormazione σ ε relativo a prove di compressione condotte su provini coninati con FRP σ ccd arctg E t cd ε c0 ε ccu ε

35 Coninamento Resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell elemento coninato Per ottenere un eicace coninamento è buona norma disporre le ibre in direzione perpendicolare all asse dell elemento. Nel caso di disposizione ad elica, l eicacia del coninamento va opportunamente ridotta. In assenza di una pretensione iniziale, il rinorzo di FRP esercita un coninamento passivo sulla membratura compressa. L azione di coninamento diventa signiicativa nella ase di plasticizzazione, e quindi di essurazione, dell elemento rinorzato, a seguito della più vistosa dilatazione trasversale esibita da quest ultimo. In maniera esplicita, si rileva che prima della essurazione del calcestruzzo il sistema a base di FRP èpraticamente scarico. La veriica dell elemento coninato consiste nell accertare che sia soddisatta la seguente limitazione: essendo N Rcc,d coninato. N Sd N Rcc, d il valore di progetto della resistenza dell elemento

36 Coninamento Resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell elemento coninato Valore di progetto della resistenza dell elemento coninato 1 N = A + A Rcc, d c ccd s yd γrd in cui: ccd cd l,e = +. cd 2/ 3 1 = ρ E ε 2 l, e = ke l l d,rid ρ è la percentuale geometrica di rinorzo, dipendente dalla orma della sezione (circolare o rettangolare) e dalla modalità di applicazione del coninamento lungo l elemento (asciatura continua o discontinua) k e èun coeiciente di eicienza ( 1), deinibile come il rapporto ra il volume V c,e di calcestruzzo eicacemente coninato ed il volume V c dell elemento di calcestruzzo, depurato da quello delle armature longitudinali (generalmente trascurabile).

37 Coninamento Resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell elemento coninato Coeiciente di eicienza k = k k k e H V α Sezione rettangolare k H b' + h' = 1 3 A 2 2 g Calcestruzzo non coninato r c k α 1 = 1 + (tan α ) α inclinazione delle ibre rispetto alla sezione trasversale dell elemento 2 Fasciatura continua k = 1 V Fasciatura discontinua k V b p = 1 2 d min 2 Calcestruzzo coninato d d p p Calcestruzzo coninato b = b -2 r c b k = H 1 r 20 mm In assenza di adeguate prove sperimentali, che ne comprovino l eicacia, non va considerato l eetto del coninamento su sezioni rettangolari per le quali b/h>2, ovvero max{ bh, } > 900mm Sezione circolare c D p /2 D d min =minima dimensione trasversale dell elemento. Nel caso di asciatura discontinua è opportuno che la distanza netta ra le strisce rispetti la limitazione p d min /2.

38 Coninamento Resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell elemento coninato Percentuale geometrica di rinorzo Sezione rettangolare ρ = 2 t ( b+ h) b bhp.. Calcestruzzo non coninato Calcestruzzo coninato r c d d b = b -2 r c b Nel caso di asciatura continua l espressione di ρ ornita nella diviene Sezione circolare ρ = 4 t b D p b Calcestruzzo coninato p p 2 t ( b+ h) ( b h) D p /2 D Nel caso di asciatura continua l espressione della percentuale ρ si specializza in 4 t D

39 Coninamento Resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell elemento coninato Deormazione ridotta di calcolo del composito ibrorinorzato ε = min{ η ε / γ ; 4 } d,rid a k Modalità di collasso Applicazione tipo A (1) Applicazione tipo B (2) Rottura γ Delaminazione γ,d (1) Sistemi di rinorzo certiicati (2) Sistemi di rinorzo non certiicati

40 Coninamento Duttilità di elementi presso inlessi coninati con FRP Il coninamento con FRP può essere realizzato anche su elementi di calcestruzzo soggetti a pressolessione; in tal modo è possibile incrementare la loro duttilità e, solo in misura ridotta, la loro resistenza. In mancanza di determinazioni più accurate, la valutazione della curvatura ultima di una sezione pressoinlessa può essere perseguita ipotizzando un classico legame costitutivo del tipo parabola rettangolo In alternativa può essere adottato il legame costitutivo non lineare con ramo hardening. σ ccd cd Legame non lineare con ramo hardening arctg E t Modello parabola-rettangolo ε = ccu ε ε = η 0.6 ε k d,rid a k γ l,e cd ε c0 ε ccu ε

41 Esempi di intervento Università degli Studi di Salerno, Salerno (Italy)

42 Esempi di intervento Roma: Palazzo della Corte dei conti

43 Interventi in zona sismica Principi generali di intervento In zona sismica èpossibile rinorzare con FRP strutture di conglomerato cementizio armato che non soddisino i requisiti di sicurezza nei conronti dell azione sismica di progetto relativamente ad uno o più stati limite. Tipologia, entità ed urgenza dell intervento con FRP devono dipendere dall esito di una preventiva valutazione della sicurezza sismica, tenendo conto in particolare che: errori grossolani vanno eliminati; orti irregolarità degli ediici (in termini di resistenza e/o rigidezza) non possono essere sanate con tale tecnica; risultano sempre opportuni interventi volti a migliorare la duttilità locale; l introduzione di rinorzi locali non deve ridurre la duttilità globale della struttura.

44 Interventi in zona sismica Principi generali di intervento L intervento con FRP è classiicabile come: rinorzo o ricostruzione totale o parziale degli elementi (interventi selettivi). La progettazione di un intervento con FRP deve comprendere le seguenti attività: scelta motivata del tipo di intervento; scelta delle tecniche e/o dei materiali; dimensionamento preliminare dei rinorzi; analisi strutturale che tenga conto delle caratteristiche della struttura post intervento.

45 Interventi in zona sismica Principi generali di intervento In zona sismica il rinorzo con FRP di elementi di c.a. è inalizzato principalmente al conseguimento degli obiettivi di seguito elencati: incrementare la resistenza a lessione semplice o a pressolessione; incrementare la resistenza a taglio; incrementare la duttilità delle sezioni terminali di travi e/o pilastri mediante asciatura con FRP a ibre continue disposte lungo il perimetro; migliorare l eicienza delle giunzioni per sovrapposizione, mediante asciatura con FRP a ibre continue disposte lungo il perimetro; impedire lo svergolamento delle barre longitudinali soggette a compressione mediante asciatura con FRP a ibre continue disposte lungo il perimetro; incrementare la resistenza a trazione dei pannelli dei nodi trave pilastro mediante applicazione di asce di FRP con le ibre disposte secondo le isostatiche di trazione.

46 Interventi in zona sismica Strategie di intervento In quanto selettiva, la strategia di intervento con FRP deve essere ispirata ai seguenti principi: eliminazione di tutti i meccanismi di collasso di tipo ragile; eliminazione di tutti i meccanismi di collasso di piano ( piano soice ); miglioramento della capacità deormativa globale della struttura conseguibile in uno dei seguenti modi: incrementando la capacità rotazionale delle potenziali cerniere plastiche senza variarne la posizione; rilocalizzando le potenziali cerniere plastiche nel rispetto del criterio della gerarchia delle resistenze.

47 Interventi in zona sismica Eliminazione di tutti i meccanismi di collasso di tipo ragile I meccanismi di collasso di tipo ragile da eliminare e le rispettive modalità di intervento sono: crisi per taglio: si interviene rinorzando a taglio gli elementi che presentano tale problema; crisi per perdita di aderenza nelle zone di sovrapposizione: si interviene coninando mediante avvolgimento di FRP le zone in cui la lunghezza di sovrapposizione delle barre longitudinali risulti insuiciente; crisi per svergolamento delle barre longitudinali in compressione: si interviene coninando mediante avvolgimento di FRP le zone di potenziale ormazione di cerniere plastiche nelle quali le armature trasversali non siano in grado di impedire lo svergolamento post elastico delle barre longitudinali compresse; crisi per trazione dei pannelli dei nodi: si interviene applicando su di essi un rinorzo di FRP.

48 Interventi in zona sismica Eliminazione dei meccanismi di collasso di piano In assenza di pareti, i meccanismi di collasso di piano possono attivarsi a seguito della ormazione di cerniere plastiche sia in testa che al piede di tutti i pilastri di quel piano. L intervento sarà inalizzato ad incrementare in tali zone la resistenza a lessione composta, con l obiettivo di inibire la ormazione delle suddette cerniere.

49 Interventi in zona sismica Incremento della capacità deormativa globale di una struttura La capacità deormativa ultima di una struttura è una misura della sua attitudine a sopportare l azione sismica. La capacità deormativa ultima di una struttura può essere saggiata utilizzando i risultati di un analisi statica non lineare. La capacità deormativa ultima di una struttura dipende dalla capacità deormativa in campo plastico dei singoli elementi resistenti (travi, pilastri e pareti), misurata attraverso la rotazione ultima rispetto alla corda.

50 Esempi di intervento Cento (Ferrara)

51 Esempi di intervento Hotel Bellerive, Salò (Italy)

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