Criteri per la scelta dell intervento

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1 Edifici esistenti in c.a.: Esempi di intervento Giovanni Plizzari Università di Brescia L Accademia del Costruire Gussago, 23 Marzo /86 Criteri per la scelta dell intervento Tipo, tecnica, entità e urgenza dell intervento dipendono dall esito della valutazione, tenendo inoltre conto degli aspetti seguenti: Errori grossolani devono essere eliminati Per edifici fortemente irregolari (in resistenza e/o rigidezza) l intervento deve correggere tale sfavorevole situazione ad es., tramite il rinforzo di un ridotto numero di elementi o con l inserimento di elementi aggiuntivi Sono sempre opportuni interventi volti a migliorare la duttilità locale E necessario verificare che l introduzione di rinforzi locali non riduca la duttilità globale della struttura 2/86 1

2 Tipo di intervento Sono previsti due tipi di intervento Miglioramento Adeguamento Miglioramento l esecuzione di una o più opere riguardanti singoli elementi strutturali dell edificio allo scopo di conseguire un maggior grado di sicurezza Adeguamento l esecuzione di un complesso di opere che risultino necessarie per rendere l edificio atto a resistere alle azioni sismiche normative 3/86 Tipo di intervento forza AUMENTO DELLA DUTTILITA resistenza invariata domanda C d1 = Capacità deformante prima dell intervento C d2 = Capacità deformante dopo l intervento C d1 C d2 spostamento 4/86 2

3 Tipo di intervento forza AUMENTO DELLA RESITENZA duttilità invariata C f2 C f1 domanda C f1 = Capacità resistente prima dell intervento C f2 = Capacità resistente dopo l intervento spostamento 5/86 Tipo di intervento Intervento locale su componenti strutturali La capacità di deformazione degli elementi strutturali può essere incrementata passando da modi di rottura fragili a modi di rottura duttili Intervento globale sul sistema strutturale L intervento tende a limitare la domanda di deformazione nei componenti fragili aumentando la rigidezza laterale, riducendo la massa, introducendo isolatori o dissipatori 6/86 3

4 Intervento locale: riparazione e rinforzo 7/86 Intervento locale: riparazione e rinforzo Ripristino della capacità di resistenza e deformazione di un elemento in c.a. danneggiato: Riparazione dell elemento in caso di danno leggero o moderato fessurazione o espulsione del copriferro Riparazione e rinforzo in caso di danno grave o severo disgregazione del nucleo di calcestruzzo o svergolamento e/o rottura delle armature 8/86 4

5 Tecniche di riparazione Iniezioni delle fessure Sostituzione delle armature Sostituzione del calcestruzzo degradato 9/86 Iniezioni delle fessure Iniezione delle fessure (piccole e medie) Ampiezza delle fessure da 0,1 mm a 2-3 mm iniezioni con resine epossidica a bassa viscosità fino a 5-6 mm iniezioni con resine epossidiche di media viscosità fino a 20 mm iniezioni con malta cementizia 10/86 5

6 Iniezioni delle fessure rimozione del materiale danneggiato inserimento di beccucci per iniezione applicazione di fettucce adesive trasversali sopra i beccucci applicazione sulla fessura di un composto sigillante rimozione delle fettucce per esporre i beccucci iniezione di una miscela epossidica 11/86 Iniezioni delle fessure 12/86 6

7 Iniezioni delle fessure Effetti iniezioni La resistenza viene solitamente ristabilita, specialmente gli elementi sotto-rinforzati Incerto il ripristino della rigidezza iniziale dell elemento Nessun incremento di duttilità Difetti richiesta di manodopera specializzata Pregi tecnica molto flessibile ed efficace 13/86 Tecniche di riparazione Iniezioni delle fessure Sostituzione delle armature Sostituzione del calcestruzzo degradato 14/86 7

8 Sostituzione armature Sostituzione armature danneggiate attraverso l inserimento di nuovi spezzoni di armatura 15/86 Sostituzione armature 16/86 8

9 Sostituzione armature 17/86 Sostituzione armature L impiego dei manicotti è da evitare 18/86 9

10 Tecniche di riparazione Iniezioni delle fessure Sostituzione delle armature Sostituzione del calcestruzzo degradato 19/86 Sostituzione del cls degradato Procedura di intervento: Rimozione del calcestruzzo degradato Rimozione del calcestruzzo intorno alle armature esposte in seguito all espulsione del copriferro Applicazione di malte a ritiro compensato a base di resine o di cemento come materiale sostitutivo 20/86 10

11 Sostituzione del cls degradato 21/86 Tecniche di rinforzo Rinforzi in c.a. Rinforzi in acciaio Rinforzi in FRP (Istruzioni CNR DT 200/04) 22/86 11

12 Incamiciature in c.a. Applicate principalmente a pilastri o pareti per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi Aumento della capacità portante verticale Aumento della resistenza a flessione e/o taglio Aumento della capacità deformativa Miglioramento dell efficienza delle giunzioni per sovrapposizione 23/86 Incamiciature in c.a. Rinforzo a flessione Le barre longitudinali devono attraversare il solaio in apposite forature ed essere ancorate con adeguata staffatura alle estremità del pilastro inferiore e superiore 24/86 12

13 Incamiciature in c.a. 25/86 Incamiciature in c.a. 26/86 13

14 Incamiciature in c.a. Rinforzo a taglio Se le camicie servono solo per aumentare la resistenza a taglio e la deformabilità o anche a migliorare l efficienza delle giunzioni, esse devono fermarsi a circa 10 mm dal solaio 27/86 Incamiciature in c.a. Ancoraggio barre longitudinali in fondazione aumentando la larghezza della fondazione per posizionare gli ancoraggi delle barre attraverso il fissaggio delle barre in fori verticali praticati nella fondazione 28/86 14

15 Rinforzo nervature solai 29/86 Rinforzo estremità trave 30/86 15

16 Incamiciature in c.a. Tecniche di applicazione del calcestruzzo Spessore conglomerato almeno mm applicazione a spruzzo oltre 100 mm gettato in opera con utilizzo di cassaforma 31/86 Incamiciature in c.a. Le camicie in c.a. vengono applicate a pilastri o pareti con una copertura di conglomerato gettato in opera o spruzzato 32/86 16

17 Incamiciature in c.a. Staffatura della camicia Resistenza a taglio Resistenza al carico di punta Confinamento 33/86 Incamiciature in c.a. Nel caso in cui la camicia non avvolga completamente l elemento, è necessario mettere a nudo le armature nelle facce non incamiciate e collegare a queste ultime le armature delle facce incamiciate La saldatura tra acciai di differenti qualità favorisce la corrosione - Sono preferibili tecniche di collegamento alternative 34/86 17

18 Incamiciature in c.a. Tecnica alternativa per il collegamento tra vecchio e nuovo elemento: Vengono inseriti dei perni nell elemento originario previo trattamento della sua superficie Si provvede a stuccare i fori dell elemento originario con malta epossidica lasciando i perni sporgenti all interno della camicia per tutto il suo spessore Se lo spessore della camicia è piccolo i ferri vengono piegati all estremità con un angolo di 90 35/86 Tecniche di rinforzo Rinforzi in c.a. Rinforzi in acciaio Rinforzi in FRP (Istruzioni CNR DT 200/04) 36/86 18

19 Incamiciature in acciaio Applicate principalmente a pilastri o pareti per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi Aumento della resistenza taglio Applicazione sull intera lunghezza del pilastro Aumento della capacità deformativa Applicazione sulle cerniere plastiche o sulle riprese dei ferri Aumento della capacità portante verticale Miglioramento dell efficienza delle giunzioni per sovrapposizione Applicazione sulle cerniere plastiche o sulle riprese dei ferri 37/86 Incamiciature in acciaio Impiego Impiego Per un uso immediato nella fase post-sismica In caso di pericolo di collasso strutturale In seguito ad una adeguata progettazione del rinforzo, le camicie in acciaio possono essere rimosse o integrate con camicie in c.a. 38/86 19

20 Incamiciature in acciaio Camicie con profili angolari a bande orizzontali (calastrelli) 39/86 Tipologie camicie Camicie con profili angolari a bande orizzontali (calastrelli) Preriscaldamento dei calastrelli per fornire una successiva azione di confinamento Saldatura dei calastrelli ai quattro profili angolari Vuoto tra calastrelli e pilastro riempito con malta antiritiro Effetto gradualmente perso a causa della viscosità del calcestruzzo. Non se ne tiene conto nel progetto 40/86 20

21 Piastre in acciaio Tecniche di ancoraggio Imbullonatura e incollaggio con resine Ancoraggio e fasciatura Ancoraggio alle estremità 41/86 Piastre in acciaio 42/86 21

22 Piastre in acciaio Posizionamento delle piastre Piastre su faccia tesa Piastre laterali Piastre su faccia compressa 43/86 Meccanismi di delaminazione Delaminazione per fessura intermedia IC Delaminazione per fessurazione critica diagonale CDC Delaminazione di fine piastra PE 44/86 22

23 Tecniche di rinforzo Rinforzi in c.a. Rinforzi in acciaio Rinforzi in FRP (Istruzioni CNR DT 200/04) 45/86 Rinforzi in FRP 46/86 23

24 Rinforzi in FRP 47/86 Intervento globale 48/86 24

25 Tipo di intervento Modifica organismo strutturale aggiunta di nuovi elementi resistenti: ad es., pareti in c.a., pareti di controvento in acciaio saldatura di giunti tra corpi fabbrica ampliamento dei giunti eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili eliminazione di eventuali piani deboli Introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo che resista per intero all azione sismica di progetto 49/86 Tipo di intervento Trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali ad es., con incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio Introduzione di una protezione passiva ad es., strutture di controvento dissipative e/o isolamento alla base Diminuzione delle masse Limitazione/cambiamento della destinazione d uso dell edificio Demolizione parziale 50/86 25

26 Criteri di intervento L edificio non è pensato per i carichi orizzontali Telaio spesso solo bidimensionali I nodi non sono organizzati No capacity design 51/86 Criteri di intervento L edificio subisce notevoli deformazioni orizzontali Danneggiamenti localizzati ai nodi Possibile collasso dei pilastri (no capacity design) Il rinforzo degli elementi spesso non è sufficiente Spesso non è possibile organizzare telai tridimensionali 52/86 26

27 Criteri di intervento Occorre introdurre dei vincoli per gli spostamenti orizzontali Una volta bloccati gli spostamenti al telaio sono affidati i soli carichi verticali 53/86 Criteri di intervento Il vincolo è ottenuto con l introduzione di elementi più rigidi 54/86 27

28 Criteri di intervento Rinforzo di elementi esistenti e/o introduzione di nuovi elementi CRITERI DI INTERVENTO 55/86 Criteri di intervento 56/86 28

29 Criteri di intervento 57/86 Criteri di intervento 58/86 29

30 Criteri di intervento 59/86 Intervento globale Nuove pareti in c.a. Controventi in acciaio 60/86 30

31 Nuove pareti in c.a. Inserimento di pareti in c.a. Demolizione e sostituzione di componenti non strutturali Necessità di evacuazione dell edificio Interventi in fondazione necessari 61/86 Nuove pareti in c.a. Effetti Controllo del movimento globale Riduzione della domanda di deformazione in tutti gli elementi Possibile incremento delle domande di forza a livello locale 62/86 31

32 Nuove pareti in c.a. Raccomandazioni di progetto Controllo della distribuzione delle pareti in pianta e in elevazione (per raggiungere una configurazione regolare dell edificio) Trasferimento delle forze di inerzia tramite solai, puntoni e connettori Integrazione e connessione tra parete e struttura esistente Trasferimento dei carichi in fondazione 63/86 Nuove pareti in c.a. Tecniche Pareti realizzate in opera con calcestruzzo a spruzzo - su leggera cassaforma - su tramezzo esistente Pannelli prefabbricati Tecnica di post-tensionamento La tamponatura può essere parziale o totale 64/86 32

33 Nuove pareti in c.a. Incremento della resistenza Assicurare la continuità tra differenti livelli della parete 65/86 Nuove pareti in c.a. 66/86 33

34 Nuove pareti in c.a. 67/86 Incamiciatura delle tamponature 68/86 34

35 Tamponature in c.a. 69/86 Rivestimento con rete elettrosaldata 70/86 35

36 Esecuzione di perforazioni armate 71/86 Nuove pareti in c.a. Rotazione Sollevamento Problemi di fondazione 72/86 36

37 Nuove pareti in c.a. Interventi Problemi di fondazione Incremento delle dimensioni in pianta della nuova fondazione Collegamento degli elementi in fondazione Inserimento di micropali o ancoraggi di altro tipo 73/86 Formazione diaframmi di piano 74/86 37

38 Intervento diffuso Nuove pareti in c.a. Controventi in acciaio 75/86 Controventamento in acciaio 76/86 38

39 Controventi in acciaio Concentrici Eccentrici 77/86 Sistemi di controventamento Inserimento di controventi diagonali Installazione meno distruttiva dell inserimento delle pareti Problema dell evacuazione dell edificio meno probabile Interventi in fondazione minimi o assenti 78/86 39

40 Sistemi di controventamento 79/86 Sistemi di controventamento 80/86 40

41 Sistemi di controventamento 81/86 Controventi in acciaio Ancoraggio L ancoraggio dei controventi alla struttura esistente è garantito da elementi verticali e orizzontali in acciaio 82/86 41

42 Controventi in acciaio Connettori 83/86 Controventi in acciaio Possibili effetti negativi sulla resistenza laterale dell elemento rinforzato Possibile superamento della capacità assiale (trazione o compressione) Incremento con i sistemi di controvento della capacità del carico laterale e assiale degli elementi in c.a. Redistribuzione delle forze interne degli elementi rinforzati con la tecnica di post-tensione 84/86 42

43 Isolatori 85/86 RINGRAZIAMENTI Si ringraziano il Dott. Guido Camata, il Prof. Giorgio Monti il Prof. Enrico Spacone ed il prof. A.Meda per avere fornito parte del materiale utilizzato in questa presentazione 86/86 43

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