Ordinanza Progettazione di edifici in zona sismica CONSOLIDAMENTO. Ing. Marco Cauda

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1 Ordinanza 3274 Progettazione di edifici in zona sismica CONSOLIDAMENTO Ing. Marco Cauda Consolidamento Il consolidamento di strutture esistenti coinvolge problemi interdisciplinari: non è possibile progettare interventi statici che prescindano totalmente da conoscenze storiche e che non coinvolgano molte volte problemi di restauro E opportuno che gli interventi di consolidamento siano per quanto possibile: REVERSIBILI COMPATIBILI 2

2 Conoscenza del contesto tecnico-storico Un adeguato livello di conoscenza si può raggiungere se si è in grado di comprendere il contesto in cui l opera è stata ideata Molte informazioni sulle caratteristiche dell edificio ci possono giungere dalla storia della sua costruzione, dei successivi interventi, e del suo utilizzo 3 Livello di conoscenza In ogni caso il grado di incertezza in cui si andrà ad operare sarà maggiore di quello di un edificio nuovo La normativa introduce 3 LIVELLI DI CONOSCENZA Diversi coefficienti di sicurezza sui materiali 4

3 Tipologie di intervento ADEGUAMENTO SISMICO opere su un edificio esistente al fine di renderlo atto a sopportare le azioni sismiche valutate secondo quanto previsto per i nuovi edifici MIGLIORAMENTO SISMICO interventi strutturali volti a conseguire un grado di sicurezza maggiore di alcuni elementi strutturali di un edificio 5 Adeguamento sismico E imposto dalla normativa per strutture da: sopraelevare (nel rispetto delle altezze massime); ampliare in altezza fino a raggiungere dappertutto quella massima esistente; variare la destinazione d uso con carichi (permanenti ed accidentali) maggiori del 20% di quelli attuali; ristrutturare con opere tali da portare ad un organismo edilizio diverso da quello attuale; ristrutturare con interventi che portino ad alterazioni sostanziali del comportamento globale dell edificio. 6

4 Miglioramento sismico Sostituzione o riparazione di elementi vecchi, ammalorati o comunque danneggiati senza turbare il COMPORTAMENTO SISMICO GLOBALE dell edificio Non è necessario procedere a calcoli sismici: è sufficiente dimostrare che le opere in progetto andranno ad aumentare il grado di sicurezza dell edificio nei confronti dei terremoti Problema interpretativo: come dimostrare che le opere miglioreranno la sicurezza senza procedere a calcoli sismici? 7 Livelli di conoscenza LC1 Conoscenza limitata LC2 Conoscenza adeguata LC3 Conoscenza accurata Parametri in base ai quali sono individuati i livelli di conoscenza: geometria degli elementi strutturali; dettagli costruttivi strutturali; proprietà meccaniche dei materiali; 8

5 Individuazione del livello di conoscenza Fattore di confidenza 9 Stati limite da considerare Stato Limite di Collasso Azione di progetto con probabilità di accadimento del 2% in 50 anni che si ottiene dividendo lo spettro elastico per 1,5 Stato Limite di Danno Severo Corrisponde allo SLU sismico ed è una verifica alternativa a quella allo Stato Limite di Collasso. In generale si effettua sulla base dello spettro di risposta elastico Stato Limite di Danno Limitato Corrisponde allo SLD 10

6 Tipologia di verifiche elementi/meccanismi di collasso FRAGILI verifica della Capacità in termini di resistenza elementi/meccanismi di collasso DUTTILI verifica della Capacità in termini di deformabilità 11 Livelli di rilievo 12

7 Coefficienti parziali di sicurezza (secondo OPCM n. 3316) 13 Coefficienti parziali di sicurezza (secondo Allegato Nota) FATTORE DI CONFIDENZA Resistenze dei materiali divise per il Fattore di Confidenza Le sollecitazioni trasmesse dagli elementi duttili a quelli fragili sono moltiplicate per il Fattore di Confidenza 14

8 Rilievo e valutazione dei Livelli di Danno Manuale di istruzioni della scheda censimento danni del CNR 15 Livelli di danno secondo Manuale CNR Rimane a discrezione del progettista tradurre questo genere di danno in decisioni sugli interventi da prendere Senza questo tipo di valutazione i coefficienti introdotti sui materiali porterebbero a risultati inaffidabili 16

9 Progetto di intervento Scelta motivata del tipo di intervento Scelta delle tecniche e dei materiali Dimensionamento preliminare dei rinforzi Analisi strutturale da condurre con le caratteristiche della struttura post-intervento Verifiche da eseguire con i valori di resistenza specifici per le strutture esistenti 17 Tipologie di intervento Soluzione dei problemi legati ad elementi costruttivi inadeguati quali architravi, collegamenti, ecc. Correzione delle forti irregolarità di rigidezza che possono dare luogo ad effetti torsionali e concentrazione delle sollecitazioni Irrigidimento dei piani per consentire una migliore distribuzione delle azioni orizzontali sugli elementi verticali 18

10 Interventi operativi Rendere più rigidi i solai ancorandoli alle murature perimetrali inserendo eventualmente cordoli perimetrali Aumentare la duttilità di elementi fragili inserendo armatura diffusa o cerchiature Ridurre le masse Demolire e ricostruire le strutture gravemente danneggiate Rinforzare gli elementi danneggiati Migliorare l organismo strutturale con cordolature ed incatenamenti 19 Consolidamento delle murature La muratura è uno dei sistemi costruttivi più diffusi all interno del patrimonio edilizio esistente E estremamente difficile determinare il comportamento delle strutture in muratura e la loro reale sicurezza in opera in quanto costituite da materiali altamente disomogenei e spesso di bassissime caratteristiche meccaniche 20

11 Iniezioni di malte leganti Applicazione: elementi lapidei sconnessi, non legati da malta Esecuzione: stuccatura dei giunti con intonaco temporaneo di sacrificio, inserimento dei boccagli inclinati verso il basso, iniezione di acqua fino a saturazione dei pori e iniezione a partire dal basso con malta idraulica antiritiro 21 Intonaci armati Applicazione: elementi che richiedono elevata duttilità Esecuzione: disposizione dell armatura collegata tramite perfori armati ed iniettati, disposizione dell intonaco di almeno 3 cm di spessore previa abbondante bagnatura delle parete spicconata (possibilità di associare l intervento a iniezioni diffuse) 22

12 Perfori armati Applicazione: realizzare ammorsature e collegamenti tra murature scollegate o lesionate Esecuzione: possono essere utilizzate barre inox o in carbonio con malte speciali o resine epossidiche 23 Risarciture localizzate (cuci-scuci) e ripristini Applicazione: murature di buona qualità con danni localizzati Esecuzione: si procede per piccoli tratti, sostituendo con materiale ben ammorsato di caratteristiche simili a quelle della muratura esistente 24

13 Incatenamenti Applicazione: ampiamente collaudata in molte situazioni con murature di discrete qualità, portano ad aumenti di resistenza globale dell ordine del 50% Esecuzione: è necessario verificare la compressione indotta localmente dal capochiave, è opportuno che il capochiave scarichi direttamente sulle murature di spina o sul solaio, il capochiave a paletto va disposto a 45 per trovare contrasto sia sul muro che sul solaio 25 Rinforzo di solai con struttura in legno Collegamento di una trave sostituita con la muratura 26

14 Rinforzo di solai con struttura in legno Interventi intradossali ed estradossali analoghi a quelli in zona non sismica 27 Consolidamento delle volte di muratura Le volte in zona sismica sono molto vulnerabili in quanto inadatte a portare carichi eccentrici o non adeguatamente distribuiti Riduzione delle masse gravanti sulla volta Contrasto delle spinte eventualmente libere Miglioramento delle caratteristiche della muratura con apporto di materiale reagente a trazione 28

15 Consolidamento delle volte Intervento volto a scaricare la volta, migliorare le sue caratteristiche mediante rinforzo armato e riprendere la spinta a vuoto 29 Consolidamento e miglioramento sismico delle coperture Gli interventi sulle coperture devono permettere di ripartire le azioni orizzontali tra i vari sistemi murari minimizzando gli effetti flessionali Chiudere le murature con cordolature sommitali Riprendere le spinte a vuoto con schemi a capriata Nei restauri riprendere le spinte a vuoto con tiranti orizzontali 30

16 Rinforzo e miglioramento delle coperture 31

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