COMPORTAMENTO E RINFORZO SISMICO DEGLI EDIFICI ESISTENTI

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Valerio Bianco
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1 COMPORTAMENTO E RINFORZO SISMICO DEGLI EDIFICI ESISTENTI PROBLEMATICHE DEGLI EDIFICI ESISTENTI SOGGETTI AL SISMA - Vulnerabilità degli edifici storici ; crolli e danni ricorrenti - Principali cinematismi e intensità della corrispondente sollecitazione sismica - Interventi sismici ricorrenti: diaframmi di piano coperture sismiche rinforzo delle pareti sismo-resistenti. PROBLEMI APERTI E RICERCHE IN CORSO IN DIPARTIMENTO - Caratteristiche dei diaframmi e delle coperture sismiche (rigide o deformabili ) - Connessioni diaframmi- pareti - Valutazione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti : effetti benefici del dondolio (rocking ) - Resistenza e duttilità delle murature

2 Vulnerabilità degli edifici storici ; crolli e danni ricorrenti

5 Martellamento coperture

8 PRINCIPALI CINEMATISMI E INTENSITÀ DELLA CORRISPONDENTE SOLLECITAZIONE SISMICA Sollecitazione massima : F = α Q a h h 2 5 α α α Danneggiamento delle pareti per azioni nel piano

massima : F = α Q a h h 2 5 α 100 100 10 20 α 100 100

10 INTERVENTI SISMICI RICORRENTI a) Incatenamenti b) Diaframmi di piano Anti ribaltamento c) Coperture scatolari sismiche d) Rinforzo delle pareti sismo-resistenti

11 a) incatenamenti La soluzione delle catene perimetrali è inefficace in caso di :murature scadenti Le catene possono essere: esterne o entro fori praticati con la carotatrice. x attive, passive, aderenti o non aderenti: le catene attive con debole pretensione e non aderenti limitano la fessurazione e rendono l intervento quasi reversibile ma devono essere protette dalla corrosione. tesate con martinetto o con sistemi a vite.

x attive, passive, aderenti o non aderenti: le catene attive con debole pretensione e non aderenti

13 b) Diaframmi di piano (trasferimento delle azioni sismiche) Presenza di porticati Necessità di diaframmi di piano o falda

14 Catene inefficaci; Possibile soluzione: diaframma di piano.

16 A2 FORMAZIONE DIAFRAMMA DI PIANO 1 cappa c.a. Progressivamente si riduce l effetto irrigidente rispetto ai carichi verticali (1-2-3), ci si muove verso un intervento di solo miglioramento sismico connettori Lastra sottile in c.a. ordinario oppure ad alte prestazioni 2 connettori a spinotto lastra di acciaio 3-5 mm assito esistente 3 fasce metalliche chiodate pannello multistrato assito esistente spinotto saldature Diaframma in sottili lastre di acciaio (b) Diaframma in pannelli di legno multistrato (a)

18 A2 FORMAZIONE DIAFRAMMA DI PIANO sez.a diaframma di piano parete parallela al sisma setto resistente a taglio H F o L f M V Fc ripartitori ritegni Pannello d anima Il diaframma raccoglie le forze inerziali e le trasferisce ai setti resistenti al sisma: A) Elementi costituenti il diaframma: - CORDOLI o CORRENTI - PANNELLO D ANIMA - RIPARTITORI ritegni distacco della parete B) Connessioni : - Impedire il distacco delle pareti caricate fuori piano >> RITEGNI - Trasferimento dell azione di taglio tra impalcato e muratura >>> SPINOTTI

diaframma raccoglie le forze inerziali e le trasferisce ai setti resistenti al sisma: A) Elementi costituenti il diaframma: - CORDOLI

19 c) coperture scatolari antisismiche Bione- copertura scatolare antisismica

21 d) Rinforzo delle pareti sismo-resistenti

22 PROBLEMI APERTI E RICERCHE IN CORSO IN DIPARTIMENTO 1. Effetti del dondolio (rocking) degli archi-diaframma delle chiese: danni alle volte e rimedi 2. Effetti benefici del dondolio (rocking): riduzione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti 3. Resistenza e duttilità delle pareti sollecitate a taglio (tamponamenti duttili e dissipativi, duttilità dei maschi murari ecc )

23 PROBLEMI APERTI E RICERCHE IN CORSO IN DIPARTIMENTO 1. Effetti del dondolio (rocking) degli archi-diaframma delle chiese: danni alle volte e rimedi (Marini, Preti, Bolis) 2. Effetti benefici del dondolio (rocking): riduzione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti (Preti, Bolis Cominelli, Loda) 3. Resistenza e duttilità delle pareti sollecitate a taglio (tamponamenti duttili e dissipativi, duttilità dei maschi murari ecc Marini, Metelli, Cominelli, Messali) 4. Rinforzo sismico con materiali innovativi (Plizzari, Minelli, Tiberti, Facconi, Conforti, Reggia, Macobatti, Tinini, Monfardini) 5. Rinforzo sismico di edifici post-bellici (doppia pelle)

24 1. Effetti del dondolio (rocking) degli archi-diaframma delle chiese: danni alle volte e rimedi

25 A4 MECCANISMO ROCKING

26 2 Effetti benefici del dondolio (rocking): riduzione delle sollecitazioni nelle pareti sismo-resistenti ye roof box structure F o y e' ye h L

28 2R β = F = F F * R d, y * R

29 Effetto benefico del dondolio dei maschi murari Si ipotizza che siano impediti i meccanismi di primo modo ( comportamento scatolare ) e si studia la risposta della struttura sollecitata nel proprio piano: Maschi murari Traverse

30 Facciata: RISULTATI 2) ANALISI DINAMICA (terremoto dell Aquila): dx,max,top = 12,8 cm Accelerazione [m/s 2 ] acc,max,top = 2,65 m/s 2 Spostamento [m] drift = dx,top / H = 1,28% Tempo [s] Tempo [s] In sintesi: Analisi dinamica Statica α = Moltiplicatore di collasso Ψ = coeff. di sicurezza al ribaltamento Il rocking nel piano costituisce un importante risorsa di stabilità per le strutture!

31 3. Resistenza e duttilità delle pareti sollecitate a taglio (tamponamenti dissipativi, duttilità dei maschi murari ecc )

32 University of Brescia - Marco Preti Seismic Response and Design Criteria for Ductile Infills with Sliding Joints UNDER-ESTIMATED COLLAPSE MECHANISM BARE FRAME EXPECTED MECHANISM: NTC 2008; EC8 INFILLED FRAME PROBABLE MECHANISM (Paulay and Priestley 1992, etc.) 9University th International of Buffalo, Conference October, on 22 Structural nd 2014 Analysis of Historical Constructions, Mexico City, October

33 University of Brescia - Marco Preti Seismic Response and Design Criteria for Ductile Infills with Sliding Joints Turkey South of Italy 9University th International of Buffalo, Conference October, on 22 Structural nd 2014 Analysis of Historical Constructions, Mexico City, October

34 PROVE DI TAGLIO-COMPRESSIONE SU PANNELLI DI MURATURA Pannello murario riprodotto in laboratorio Carico Verticale Fascia di piano forte Fascia di piano forte Carico Orizzontale Ipotesi: -Edificio storico di 2-3 piani -Impalcati e tetto in legno -Presenza di maschi murari di dimensioni analoghe Immagine: Palazzo Colleoni Martinengo, ex Tribunale, Via Moretto 76, Brescia TesidiLaurea: CAPACITA DI DEFORMAZIONE DI MASCHI MURARI SOLLECITATI A TAGLIO NEGLI EDIFICI STORICI, SOGGETTI A FESSURAZIONE DIAGONALE Laureando: Alessio Falocchi A.A

35 PROVE DI TAGLIO-COMPRESSIONE SU PANNELLI DI MURATURA Banco di prova TesidiLaurea: CAPACITA DI DEFORMAZIONE DI MASCHI MURARI SOLLECITATI A TAGLIO NEGLI EDIFICI STORICI, SOGGETTI A FESSURAZIONE DIAGONALE Laureando: Alessio Falocchi A.A

36 PROVE DI TAGLIO-COMPRESSIONE SU PANNELLI DI MURATURA Risultati della prova sul campione TC1 (68 giorni di maturazione) 1^ FASE DI CARICO (tratto OC) 2^ FASE DI CARICO (tratto DG) Curva carico orizzontale-spostamento orizzontale Verso - 0,32 1,43 13,35 9,34 0,95% + 0,29-31,55-2,25% TesidiLaurea: CAPACITA DI DEFORMAZIONE DI MASCHI MURARI SOLLECITATI A TAGLIO NEGLI EDIFICI STORICI, SOGGETTI A FESSURAZIONE DIAGONALE Laureando: Alessio Falocchi A.A

37 Ordine degli Ingegneri di Ancona Ancona, 10 ottobre 2014 CICLO DI SEMINARI SULLE STRUTTURE IN LEGNO QUARTO SEMINARIO: IL LEGNO NELLE STRUTTURE ESISTENTI 3) Fessurazione diagonale (Turnsek e Cacovich) τ cr TuR = b t ; τ cr = fmt σ f v mt Risorsa post-fessurazione TuR = N tgϕ τ TuR τ cr = b t 1.5 TuR = N tgϕ γ

38 Definizione di un nuovo modello analitico per la valutazione della resistenza a compressione delle murature in malta di calce di bassa resistenza f m fbt tb 1 τ 0 = tgϕ l 2χ tgϕ cr f bt fm τ giunto di malta l cr dl τ sll0 τ + τ sl ( lcr l0) 2 l χ = = 1 τ l τ l 2 l 0 0 sl cr sl cr cr τ f m ϕ s<s el A s>s el l cr O l 0 τ τ sl l cr

39 Corso di Dottorato in Recupero di Edifici Storici e Contemporanei COMPORTAMENTO DELLE MURATURE STORICHE AL COLLASSO: MECCANISMI DI ROTTURA, EFFETTI DEL CONFINAMENTO E FENOMENI REOLOGICI Definizione di un nuovo modello analitico per la valutazione della resistenza a compressione delle murature in malta di calce di bassa resistenza f bt σ f m f t malta ft ϕ f m giunto di malta 1 Campione 11C σ= 0 0,8 Stress [MPa] 0,6 0,4 0,2 a-b: media c: malta 0 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 Deformation [-] σ> 0,3MPa giunto di malta

40 L intervento di confinamento Fv Fv T Fc N

41 L intervento di confinamento Campione confinato 6,8

42 Conclusioni Campione ρ = s A s b H * Deformazione verticale ρ = 0 ε = 1 s 7 mu 3 * 2 ρ s = 1,7 10 2% 3 * 3 ρ s = ,1% rotazione ultima(drift): ϕ u = ε mu Ref. Vol. UTET

43 Rinforzo di tamponamenti in muratura mediante intonaci armati con rete in fibra di vetro Per analizzare la risposta del solo tamponamento, si è realizzato in laboratorio un telaio di prova in calcestruzzo che consente di simulare il meccanismo di collasso dei pilastri, mediante cerniere in acciaio collocate alle estremità degli stessi. Cerniere fisiche sul telaio di prova Cerniere plastiche all estermità dei pilastri 43/11

44 Rinforzo di tamponamenti in muratura mediante intonaci armati con rete in fibra di vetro Fasi di realizzazione in laboratorio dell intonaco di rinforzo 1. Infissione degli spinotti di collegamento con il telaio in calcestruzzo 2. Applicazione dell aggrappante su trave e pilastri e del primo strato di malta sul pannello 3. Posizionamento della rete e dei connettori per il pannello 4. Stesura dello strato finale di malta fino allo spessore di almeno 1,5 cm 44/11

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