Linea di Ricerca 2 Valutazione e riduzione della vulnerabilità degli edifici esistenti in c.a.

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1 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA RELUIS Report Scientifico - Anno 2008 Linea di Ricerca 2 Valutazione e riduzione della vulnerabilità degli edifici esistenti in c.a. Coordinatori EDOARDO COSENZA e GIORGIO MONTI

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3 RAPPORTO SULLE ATTIVITA DEL TERZO ANNO 1. INTRODUZIONE La Linea di Ricerca 2, coordinata da E. Cosenza e G. Monti, si concentra sulle prestazioni sismiche degli edifici esistenti in cemento armato, con l obiettivo aggiuntivo di fornire un approfondimento critico e propositivo degli aspetti trattati nelle normative sismiche più recenti. La Linea di Ricerca 2 è organizzata su 9 Task differenti e beneficia del contributo di 16 diverse Unità di Ricerca (UR). L organizzazione della Linea di Ricerca è presentata nella Figura seguente, in cui si evidenzia con chiarezza il contributo di ciascuna UR all interno di ciascun Task. Ogni Task è identificato da un acronimo, il cui significato è spiegato nel paragrafo successivo. Anche le singole UR sono identificate da acronimi, che sono spiegati nella Tavola seguente in cui sono evidenziati anche i relativi responsabili. L organizzazione sotto rappresentata ha consentito un agevole scambio di informazioni e documenti fra i diversi livelli di: Coordinatori di Linea, Responsabili di Task e Responsabili di UR. Si notino anche le interazioni con le altre Linee di Ricerca. Unità di Ricerca Acronimo Responsabile/i Partecipazione al/ai Task 1 Napoli Federico II UNINA Cosenza, Manfredi, Ramasco MND, FC, IRREG, MIX, SCALE, NODI, BIAX, PREFAB 2 Pavia UNIPV Pinho TAMP 3 Basilicata UNIBAS Masi MND, FC, NODI 4 Roma La Sapienza UNIROMA1 Monti, Decanini FC, IRREG, MIX, TAMP, BIAX 5 Milano POLIMI Toniolo PREFAB 6 Udine UNIUD Russo NODI 7 Venezia IUAV Foraboschi MND, FC, IRREG 8 Bologna UNIBO Benedetti IRREG, PREFAB 9 Firenze UNIFI De Stefano IRREG 10 Chieti UNICH Spacone IRREG, TAMP, BIAX 11 Molise UNIMOL Fabbrocino MND, BIAX, PREFAB 12 Salerno UNISA Faella IRREG, NODI

4 Unità di Ricerca Acronimo Responsabile/i Partecipazione al/ai Task 13 Bari POLIBA Mezzina MND 14 Catania UNICT Ghersi IRREG, SCALE, BIAX 15 Palermo UNIPA Papia TAMP 16 Calabria UNICAL Spadea MND 17 Roma Tre UNIROMA3 Nuti TAMP Nel corso del terzo anno del Progetto di Ricerca della Linea 2 i nove diversi Task in cui essa è articolata hanno sviluppato una serie di attività e consegnato prodotti in accordo al programma preventivato. Le attività e i risultati ottenuti sono stati oggetto di un Convegno Nazionale tenutosi a Roma il maggio 2008, cui hanno partecipato più di 200 persone provenienti da 23 diverse Università italiane, dal mondo professionale ed imprenditoriale, ed in cui sono state presentate in totale 82 memorie, ripartite in pari misura fra metodologiche ed applicative.

5 Le memorie presentate al convegno sono ripartite fra i nove Task come rappresentato nella figura seguente. Nel seguito, per ogni Task, identificato dall acronimo e con il nome del responsabile messo in evidenza, si presenta un breve riassunto delle attività previste per il terzo anno. 1. MND: Metodologie non distruttive per la conoscenza delle strutture esistenti (Masi) a. Messa a punto, attivazione ed esecuzione ed elaborazione di indagini diagnostiche su strutture reali o su campioni appositamente realizzati b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un documento, corredato da un foglio di calcolo, contenente una serie di applicazioni riguardanti la determinazione delle proprietà del calcestruzzo esistente. 2. FC: Calibrazione dei fattori di confidenza (Monti) a. Messa a punto di modelli bayesiani e calibrazione dei FC su materiali e strutture b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un documento a carattere metodologico che descrive l applicazione delle tecniche bayesiane alla stima delle proprietà meccaniche dei materiali esistenti sulla base delle conoscenze a priori e delle successive indagini in situ. 3. IRREG: Valutazione del comportamento non lineare degli edifici con particolare riferimento a edifici irregolari (Monti, Spacone) a. Confronto e taratura relativa dei diversi metodi lineari e non lineari b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un documento contenente la sintesi dei confronti effettuati tra il metodo statico lineare per la valutazione della resistenza sismica degli edifici esistenti e metodi di livello superiore con riferimento alle individuate tipologie di edifici rappresentative della realtà costruttiva italiana, e proposta di miglioramento del metodo statico lineare. 4. MIX: Valutazione e rinforzo di edifici misti (Manfredi) a. Analisi di comportamento e derivazione di regole semplificate b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un documento, sviluppato congiuntamente con i Task NODI e BIAX, sullo stato dell arte dei modelli di deformabilità e resistenza di elementi in c.a.. Il documento contiene anche indicazioni su quei modelli che meglio si prestano a descrivere le tipologie costruttive più comunemente adottate nel nostro Paese. 5. TAMP: Influenza della tamponatura sulla risposta strutturale (Papia)

6 a. Programma sperimentale su pannelli e riquadri di telaio b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un documento che raccoglie i risultati delle prove effettuate su pannelli di tamponatura e sugli elementi costituenti (mattoni, malte) e che fornisce modelli di tipo elasto-fragile associati ai meccanismi di rottura per scorrimento orizzontale, trazione diagonale e schiacciamento agli spigoli. 6. SCALE: Comportamento e rinforzo di scale in c.a. (Cosenza) a. Sperimentazione su subassemblaggi b. Al termine del terzo anno di attività saranno disponibili i risultati delle prove sperimentali e delle analisi condotte. 7. NODI: Comportamento e rinforzo di nodi (Masi) a. Sperimentazione su subassemblaggi b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un documento, sviluppato congiuntamente con i Task MIX e BIAX, sullo stato dell arte dei modelli di deformabilità e resistenza di elementi in c.a.. Il documento contiene anche indicazioni su quei modelli che meglio si prestano a descrivere le tipologie costruttive più comunemente adottate nel nostro Paese. 8. BIAX: Comportamento e rinforzo di pilastri con presso-flessione e taglio biassiale (Fabbrocino) a. Sperimentazione su pilastri sotto azione ciclica biassiale b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un documento, sviluppato congiuntamente con i Task MIX e NODI, sullo stato dell arte dei modelli di deformabilità e resistenza di elementi in c.a.. Il documento contiene anche indicazioni su quei modelli che meglio si prestano a descrivere le tipologie costruttive più comunemente adottate nel nostro Paese. 9. PREFAB: Comportamento e rinforzo di strutture industriali prefabbricate (Toniolo) a. Sperimentazione su collegamenti b. Al termine del terzo anno di attività il prodotto presentato dal Task consiste in un database tecnico per la raccolta dati delle strutture prefabbricate esistenti e di una serie di cataloghi e schedari tecnici relativi ai collegamenti strutturali ed alle tipologie esistenti. Nelle sezioni seguenti sono descritti i principali obiettivi perseguiti in ciascun Task, ponendo in evidenza l apporto fornito da ogni Unità di Ricerca (RU). 1.1 Task 1 (MND): Metodologie non distruttive per la conoscenza delle strutture esistenti (Masi) Il principale obiettivo perseguito dalle UR operanti nel Task 1 è la stima delle proprietà dei materiali di strutture esistenti in c.a., in particolare la resistenza in situ del calcestruzzo attraverso metodi distruttivi e non distruttivi (MND). A tale scopo le diverse UR coinvolte nel Task hanno perseguito obiettivi specifici sinteticamente riportati nel seguito. UR UNIBAS: L attività dell UR UNIBAS è stata principalmente finalizzata alla stima della resistenza in situ del calcestruzzo di strutture in c.a. esistenti mediante metodologie di indagine distruttive e non distruttive. A tale scopo una vasta ed articolata campagna sperimentale su elementi in c.a., sia estratti da edifici esistenti che appositamente realizzati in laboratorio, è stata progettata nel primo anno, avviata nel corso del secondo e completata nel terzo anno. UR UNISA: Nel corso dei tre anni l UR dell Università di Salerno ha condotto attività di ricerca nell ambito delle metodologie non distruttive di indagine sulle strutture esistenti con particolare riferimento alle correlazioni esistenti tra le diverse metodologie ed alla variabilità spaziale delle proprietà meccaniche del calcestruzzo. UR UNICAL: In questo terzo anno di attività, la ricerca è proseguita con una prima fase riguardante la raccolta di ulteriori dati sperimentali di prove non distruttive e semi distruttive eseguite su strutture in c.a. e una seconda fase in cui si è provveduto all elaborazione dei nuovi dati e alla raccolta sintetica ed alla presentazione dei risultati ottenuti nei tre anni di ricerca. UR POLIBA: L analisi della gestione delle incertezze nella determinazione delle caratteristiche dei materiali e più in generale delle strutture esistenti nel loro complesso è stata ulteriormente approfondita. L approccio

7 alternativo basato sulle variabili fuzzy è stato inserito organicamente su di una base matematica assiomatica completa recentemente sviluppata dal Prof. Liu. Il suo utilizzo permette di trattare tramite gli stessi indici probabilistici (media, varianza, entropia, etc) variabili fuzzy, permettendo qundi di utilizzare anche contemporaneamente informazioni statistiche e lessicali, che sono assai qualificate nella gestione delle strutture esistenti come i giudizi esperti. IUAV: Definizione del comportamento sismico degli edifici a telai uni-direzionali in C.A. e solai uni-direzionali in latero-cemento (vani scale e ascensori non-strutturali), mediante prove in situ a marginale invasività. Stima a-posteriori della resistenza alle forze orizzontali e della capacità dissipativa nella direzione dei solai. 1.2 Task 2 (FC): Calibrazione dei Fattori di Confidenza (Monti) UNIROMA1: L obiettivo perseguito dall U.R. UNIROMA1 è stato quello di sviluppare una procedura Bayesiana per la valutazione della delle proprietà meccaniche dei materiali, sulla base delle conoscenze a priori e delle successive indagini in situ e per la calibrazione dei fattori di confidenza. UNINA: L obbiettivo del lavoro svolto dall unità di ricerca è quello di confrontare la valutazione di una struttura secondo l approccio dei fattori di confidenza, con l analisi di affidabilità dell edificio che tiene conto, in modo esplicito, dell incertezza nei parametri di modellazione strutturale (in particolare quelli che riguardano i dettagli di armatura e le proprietà dei materiali) e delle informazioni suppletive fornite da prove e verifiche. Ciò al fine di investigare la possibilità di sviluppare procedure semplificate, ma razionali e rigorose, per la determinazione dei fattori di confidenza di una certa struttura in funzione dello stato di conoscenza e della prestazione globale della stessa. Tale obiettivo ha richiesto lo sviluppo di una specifica metodologia bayesiana, l organizzazione di un piano delle analisi strutturali, la caratterizzazione delle distribuzioni di probabilità dei parametri di modellazione a priori delle prove in-situ e infine, il calcolo dell affidabilità strutturale attraverso la procedura sviluppata implementando i risultati delle indagini e delle prove in-situ. 1.3 Task 3 (IRREG): Valutazione del comportamento non lineare degli edifici con particolare riferimento a edifici irregolari (Monti, Spacone) UNIROMA1: Gli obiettivi principali perseguiti da UNIROMA1 sono stati: contribuire, insieme alle altre U.R., alla stesura di linee guida sull utilizzo delle analisi non lineari per la valutazione sismica di edifici esistenti in c.a.; identificare i parametri che governano il comportamento NL delle strutture asimmetriche in pianta e definire un nuovo metodo PO per la loro valutazione sismica. UNICH Validazione delle procedure di modellazione di strutture in cemento armato regolari ed irregolari in pianta ed in altezza ai fini di analisi nonlineari statiche e dinamiche. Coordinamento della stesura di un documento sulle analisi nonlineari seconodo l OPCM3431 e l Eurocodice 8, insieme a U.R. di UNIROMA1, UNIFI, UNIVE, UNICT, UNISA, UNINA. UNIFI: 1) Studio della risposta sismica nonlineare di edifici irregolari in pianta; 2) Metodi semplificati per la definizione di parametri strutturali per edifici multipiano; 3) Valutazione dell applicabilità dell analisi pushover su strutture esistenti e su modelli strutturali irregolari in pianta ed in elevazione. UNINA: Validazione delle procedure di valutazione di edifici esistenti di forma irregolare, sia in pianta che in elevazione, selezionati dalle U.R. UNIROMA1 ed UNIFI con particolare attenzione all influenza del taglio e dell irregolarità di resistenza in elevazione. UNIBO: Sulla base dei risultati ottenuti dalle attività svolte nel secondo anno (individuazione di un unico parametro sintetico in grado di cogliere l'essenza della risposta torsionale di strutture asimmetriche in campo elastico--lineare), gli obiettivi di ricerca dell U.R. UNIBO per il terzo anno sono stati i seguenti: (1) verificare l efficacia del parametro individuato nel cogliere l essenza del comportamento dinamico rotazionale di sistemi asimmetrici a risposta in campo non lineare; (2) mettere a punto uno strumento sintetico in grado di fornire una stima dell incremento dello spostamento massimo del lato flessibile del sistema dovuto all eccentricità. IUAV: Analisi statiche non-lineari con Sap2000, MIDASGen, Perform 3D: dipendenza dell output dalle assunzioni (angolo di incidenza dell azione sismica, modellazione delle cerniere plastiche, distribuzione

8 forze); sviluppo di metodi di post-processione; parametri atti a misurare l irregolarità. Collaborazione con la Univ. di Padova. UNICT: Obiettivi principali dell U.R. UniCT sono stati l individuazione di un criterio in grado di fornire una migliore corrispondenza tra analisi pushover e analisi dinamica non lineare in schemi spaziali non regolari (uso di eccentricità correttive) e la taratura della relazione tra eccentricità correttive e parametri geometrici e meccanici del sistema. UNISA: L U.R. di UniSA ha lavorato sulle tematiche relative alla modellazione ed all analisi di strutture esistenti in c.a.; in particolare, sono stati considerati tre casi-studio analizzati dalle varie U.R. afferenti al task al fine di confrontare i risultati derivanti dall applicazione di diversi metodi di analisi non lineare. 1.4 Task 4 (MIX): Valutazione e rinforzo di edifici misti (Manfredi) Un lavoro sinergico è stato sviluppato dalle due attività di ricerca coinvolte in questo task (UNINA e UNIROMA1) sulla valutazione della risposta simica degli edifici misti aventi un comportamento di sistemi in parallelo, con particolare attenzione alle caratteristiche locali (interazione tra elementi in muratura ed in cemento armato) e globali, attraverso l implementazione di analisi numeriche non lineari. In particolare, la attività della Unità di ricerca UNINA si è focalizzata sugli aspetti relativi alla modellazione degli edifici misti e sulla distribuzione della azione sismica tra gli elementi muratura e cemento armato eseguendo una serie di analisi numeriche con il programma di calcolo 3muri e ricavando da queste le curve di capacità dei singoli elementi resistenti e dell edificio nel suo complesso, al variare delle dimensioni e quindi delle rigidezze degli elementi in c.a. ma conservando la geometria dell edificio e confrontando il comportamento sismico dell edificio misto con quello originario in sola muratura. 1.5 Task 5 (TAMP): Influenza della tamponatura sulla risposta strutturale (Papia) Nel corso del terzo anno sono stati sviluppati i seguenti aspetti della ricerca: 1) analisi dinamica non lineare di edifici tamponati, rappresentativi di tipologie di edifici esistenti sul territorio italiano, soggetti ad accelerogrammi naturali (U.R. 04 Roma 1); 2) analisi pushover non lineare di telai tamponati, con particolare riguardo ai possibili fenomeni di rottura delle colonne per taglio, prodotti dalle interazioni con i pannelli di tamponamento (U.R. 10 Chieti); 3) sperimentazione di maglie di telaio tamponate con tre differenti tipologie di tamponamento, caratterizzate meccanicamente nel corso del precedente anno di ricerca, e calibrazione di un efficace modello di puntone equivalente in grado di riprodurre il comportamento ciclico del pannello di tamponamento (U.R. 15 Palermo); 4) esecuzione di una prova sperimentale su tavola vibrante di una struttura a telaio in c.a. tamponata, in scala 1:2, rappresentativa di una tipica costruzione progettata negli anni 50 e 60 nel sud dell Europa, realizzata quindi senza seguire alcun codice di protezione sismica (U.R. 02 Pavia). L attività condotta ha rappresentato il naturale proseguimento di quella intrapresa sin dal primo anno presso le singole unità, in base all articolazione del Task 5 della Linea 2, definita all inizio del progetto di ricerca; 5) Messa a punto di modelli semplici, a una e tre bielle, per la valutazione della risposta di telai tamponati. Calibrazione dei modelli per diversi tipi di blocchi di tamponamento. Messa a punto di criteri semplici per la protezione di edifici a telaio con tamponamento mediante controventi dissipativi e relativi criteri di progetto (U.R. 17 Roma 3). 1.6 Task 6 (SCALE): Comportamento e rinforzo di scale in c.a. (Cosenza) I principali obiettivi del Task che sono stati portati a compimento dopo il primo anno sono i seguenti: Identificazione delle principali tipologie dei scale utilizzate nella pratica costruttiva del passato; Analisi delle metodologie e criteri di progetto usati nelle scale in zona sismica e non. I principali obiettivi del Task che sono stati raggiunti nel secondo anno sono i seguenti: Esecuzione di analisi numeriche su tipi edifici tipici esistenti al fine di indagare sull influenza della scala sulla risposta sismica strutturale. In particolare, sia le prestazioni locali che globali sono state indagate con riferimento al telaio e alla connessione fra gli elementi. Calcolo di una porzione in edificio, comprendente il vano scala, per eseguire la sperimentazione finalizzata alla comprensione delle prestazioni sismiche; analisi numeriche su modelli di porzioni di edificio sono state effettuate con particolare riferimento al telaio e alle connessioni degli elementi della scala.

9 I principali obiettivi del Task nel terzo anno sono i seguenti: Serie di analisi numeriche progressivamente più raffinate al fine di studiare le principali modalità di rottura. La campagna sperimentale sarà condotta e i suoi risultati verranno analizzati al fine di evidenziare le modalità di rottura. 1.7 Task 7 (NODI): Comportamento e rinforzo di nodi (Masi) Obiettivo principale del Task MND è indagare sul comportamento sperimentale di elementi strutturali in c.a., in particolare nodi trave-colonna privi o dotati di rinforzi, allo scopo di contribuire ad una valutazione più affidabile della vulnerabilità sismica degli edifici in cemento armato. A tale scopo le diverse UR coinvolte nel Task hanno perseguito obiettivi specifici sinteticamente riportati nel seguito. UNIBAS: Nell ambito del principale obiettivo perseguito dal Task, l UR UNIBAS ha impostato, progettato ed eseguito una estesa campagna sperimentale su nodi trave-pilastro in c.a. rappresentativi del patrimonio edilizio esistente in Italia. E stata valutata l influenza di alcuni parametri meccanici e progettuali sul comportamento e sui meccanismi di rottura dei nodi, come lo sforzo assiale applicato, i quantitativi di armatura presenti nei diversi elementi strutturali che compongono l assemblaggio (travi, pilastri e pannello nodale) ed il livello di progettazione antisismica. Inoltre, ci si è concentrati sulle espressioni di normativa legate alla valutazione della rotazione ultima di elementi in c.a. cercando di evidenziare possibili discrepanze con quanto osservato sperimentalmente. UNINA: Gli obiettivi principali della U.R. UNINA sono riassumibili di seguito: (i) modellazione analitica tramite il codice di calcolo DIANA per analizzare i parametri principali che influenzano la risposta sismica dei nodi trave-colonna; (ii) modellazione analitica delle campagne sperimentali sia su nodi interni che esterni secondo le configurazioni tipiche dei nodi delle strutture esistenti in collaborazione con la U.R. UNIBAS. UNIUD: L obiettivo principale è stato analizzare i risultati ottenuti dalle prove sperimentali svolte nei primi 2 anni. In particolare, tracciare i diagrammi forza-spostamento, i corrispondenti inviluppi, i diagrammi energia dissipata, in termini di lavoro svolto, e rigidezza secante, ottenuti dalle prove sui nodi non rinforzati e confrontarli con quelli dei nodi rinforzati. UNISA: L attività dell U.R UNISA sulla problematica dei nodi ha seguito due filoni principali: la sperimentazione di laboratorio condotta su nodi di base, eventualmente rinforzati con tecniche innovative, la raccolta di risultati sperimentali di prove condotte su nodi esterni trave-colonna in strutture in c.a. 1.8 Task 8 (BIAX): Comportamento e rinforzo di pilastri con presso-flessione e taglio biassiale (Fabbrocino) Le attività inerenti al comportamento di pilastri soggetti a pressoflessione e taglio biassiale sono state svolte perseguendo i seguenti obiettivi. Per quanto attiene all U.R UNINA: - esecuzione di 8 prove sperimentali su pilastri in c.a. in scala reale di forma quadra e rettangolare armati con barre lisce o nervate soggetti a sforzo normale costante e azioni orizzontali uniassiali monotone o cicliche; - elaborazione dei dati sperimentali e valutazione dell incidenza del tipo di armatura (barre lisce o nervate) nel comportamento globale di pilastri soggetti a prove di pressoflessione uniassiale; - definizione e realizzazione del test setup per prove biassiali su pilastri in scala reale; - previsioni teoriche inerenti il comportamento di pilastri soggetti a prove di pressoflessione biassiale. L Unità di Ricerca UNICT ha sviluppato un modello a fibre dell intera asta in grado di descriverne efficacemente il comportamento non lineare. Il modello è relativo ad un asta soggetta a forza assiale costante e momento linearmente variabile, adatto quindi a descrivere sia travi che pilastri. L Unità di Ricerca UNICH ha effettuato una validazione delle procedure di modellazione di elementi strutturali in cemento armato soggetti a pressoflessione deviata ai fini di analisi nonlineari statiche e dinamiche. E stata altresì impegnata in attività di coordinamento della stesura di un documento sulle analisi nonlineari secondo l OPCM3431 e l Eurocodice 8, insieme a U.R. di UNIROMA1, UNIFI, UNIVE, UNIICT, UNISA, UNINA. Il lavoro svolto dall U.R. UNIROMA1 (Monti) durante il terzo anno ha avuto lo scopo di sviluppare una procedura semplice per la valutazione della resistenza e delle capacità deformative di pilastri rettangolari, con armatura doppia simmetrica, soggetti a pressoflessione deviata.

10 Presso UNIROMA3 si è eseguito quanto segue: messa a punto di tecniche di rinforzo a flessione e taglio di pilastri danneggiati mediante l impiego di materiali innovativi: SCC, acciaio inox, FRP; messa a punto di modelli per la valutazione del comportamento ciclico di barre d acciaio incluso lo sbandamento post elastico; messa a punto di un sistema pseudo dinamico per la prova di strutture soggette ad azione sismica. 1.9 Task 9 (PREFAB): Comportamento e rinforzo di strutture industriali prefabbricate (Toniolo) - Indagini sperimentali (prove monotone e quasi statiche cicliche) sui tipici collegamenti tegolo-trave con collegamento a scarpa metallica e bulloni e proposte di soluzioni migliorative sui collegamenti esistenti per incrementare la duttilità globale ed energia dissipata (POLIMI). - Analisi teorica dei risultati sperimentali sui tipici collegamenti travi-pilastro ad attrito e progettazione di prove sperimentali per la determinazione delle proprietà meccaniche dei collegamenti trave pilastro prefabbricate spinottate (UNINA; UNIMOL). - Indagini numeriche sulle più comuni tipologie di edifici esistenti monopiano: valutazione delle criticità strutturali (comportamento a diagramma ed interazione con i pannelli) (POLIMI; UNIBO). - Indagini numeriche preliminari su edifici con collegamenti dissipativi con l intento di proporre nuove soluzioni di rinforzo strutturalmente efficienti ed economiche (POLIMI). 2. ATTIVITA Nei paragrafi seguenti sono descritte le principali attività condotte in ciascun Task. 2.1 Task 1 (MND): Metodologie non distruttive per la conoscenza delle strutture esistenti (Masi) Durante il terzo anno le UR UNIBAS, UNISA, UNICAL e IUAV hanno eseguito ulteriori campagne di indagini di tipo distruttivo e non distruttivo ed hanno elaborato i risultati ottenuti. Inoltre, l UR UNIBAS ha perfezionato la procedura per la stima della resistenza del calcestruzzo in situ basata sul metodo Sonreb predisposta nel primo e secondo anno, particolarmente utile nel caso di calcestruzzi di bassa qualità. L UR POLIBA ha esaminato i metodi di trattamento delle incertezze basati su approcci alternativi a quelli classici di tipo probabilistico fornendo una procedura informatizzata per la gestione di informazioni di tipo differente relativa ad un unica variabile. Dettagli sulle principali attività svolte nel corso del terzo anno, come forniti da ogni UR, sono riportati nel seguito. UNIBAS: Nel corso del terzo anno di attività è stata completata l ampia campagna sperimentale in situ ed in laboratorio programmata nel corso del primo anno e parzialmente eseguita nel secondo. I risultati ottenuti dai test sono stati accuratamente analizzati per ottenere utili indicazioni metodologiche e operative che consentissero di stimare in modo semplice e sufficientemente affidabile la resistenza del calcestruzzo di strutture esistenti. Il programma sperimentale è stato condotto su: (i) elementi in c.a. (travi e colonne) estratti da un edificio esistente, in fase di demolizione, progettato per portare i soli carichi verticali; (ii) elementi in c.a. appositamente predisposti in laboratorio. La sperimentazione è stata interamente condotta presso il Laboratorio Prove Materiali e Strutture dell Università della Basilicata. Le prove non distruttive (sclerometriche, ultrasoniche, pacometriche) e le prove di tipo distruttivo (carotaggi) sono state effettuate in vari punti degli elementi strutturali ed in varie direzioni rispetto all asse degli elementi ed alla direzione originaria del getto allo scopo di valutare la variabilità dei risultati in funzione delle modalità di esecuzione. Particolare attenzione è stata rivolta all esame della capacità predittiva del metodo combinato SONREB (sclerometro + ultrasuoni) applicando una procedura specifica per la stima della resistenza in situ del calcestruzzo, in particolare se di scarsa qualità, messa a punto nel corso del primo anno. La procedura,

11 implementata su un foglio elettronico in ambiente EXCEL, è stata resa disponibile alle altre UR del Task per applicazioni e confronti. Nell ambito del progetto di ricerca si è indagato sulle differenze tra resistenza misurata sulle carote e resistenza del calcestruzzo della struttura. I principali fattori che differenziano tali due valori di resistenza sono stati evidenziati ed è stata fornita un apposita relazione tra le stesse da adoperare nella pratica professionale. Nel terzo anno si è indagato in modo particolare sulla stima del disturbo subito durante la fase di estrazione della carote fornendo un opportuno coefficiente di correzione. Infine, ancora adoperando campioni relativi a pilastri estratti da edifici esistenti o realizzati in laboratorio si è indagato sull influenza dei carotaggi sulla capacità di tali pilastri a seguito dell estrazione e delle successive operazioni di ripristino. A tal scopo i campioni sono stati carotati e, dopo l esecuzione del ripristino con tecniche di uso comune oppure in assenza dello stesso, sono stati sottoposti a test alternati di compressione fino a rottura al fine di valutare la resistenza delle colonne dopo il carotaggio. UNISA: Le attività della UR UNISA nell ambito del task MND hanno riguardato le correlazioni che esistono tra i diversi metodi di indagine distruttiva e non distruttiva per la quantificazione delle proprietà meccaniche del calcestruzzo. In particolare, l attività di ricerca si è focalizzata sulla variabilità spaziale di tali proprietà all interno delle membrature e sul possibile legame di queste con la storia di carico ed il procedimento costruttivo della struttura L attività condotta ha preso le mosse da una precedente ricerca rivolta alla valutazione sperimentale della capacità di nodi colonna-fondazione dotati di dettagli costruttivi tipici di strutture esistenti ed eventualmente soggetti ad interventi di adeguamento (cfr. Task 7). Dal momento che si conoscono con sufficiente confidenza le caratteristiche meccaniche delle armature, ci si è concentrati su quelle del calcestruzzo per il quale sono state, dunque, condotte sia prove non distruttive (battute sclerometriche ed indagini ultrasoniche) che parzialmente distruttive (estrazione di carote). Le prove in parola sono state condotte su quindici delle colonne precedentemente sottoposte a test ciclici nell ambito delle attività condotte per il Task NODI. In particolare, da ogni colonna sono state estratti tre campioni (carote) di calcestruzzo posizionati nella zona di base, di mezzeria e di testa della colonna stessa. L obiettivo della ricerca è quello di stabilire quali metodologie di indagine sono più condizionate dal danneggiamento locale indotto dalla storia di carico (nella fattispecie il danneggiamento si concentra alla base delle colonne) e da eventuali disuniformità derivanti dal procedimento costruttivo. UNICAL: In questo terzo anno di attività si è proseguito, in una prima fase, all acquisizione di ulteriori dati sperimentali riguardanti prove di tipo non distruttivo e semi distruttivo (carotaggi) su strutture in c.a. di nuova e vecchia costruzione e, in una seconda fase, di durata temporale maggiore, nella successiva elaborazione, mediante l utilizzo di formulazioni presenti in letteratura, della determinazione di valori affidabili di resistenza del calcestruzzo in situ. Si è quindi proseguito nello sviluppo, avviato nel 1 anno e proseguito nel 2, del programma sperimentale condotto su strutture in c.a e nel trattamento dei risultati ottenuti. Le prove eseguite hanno interessato, in particolare, un edificio scolastico, sito nel Comune di Rende, del quale l Amministrazione Provinciale di Cosenza ha ritenuto opportuno richiedere lo studio sulla vulnerabilità sismica e la progettazione preliminare di adeguamento e/o miglioramento sismico. Trattandosi di un edificio esistente, è stato necessario, al fine di valutare le caratteristiche meccaniche dei materiali, effettuare, negli stessi punti della struttura, prove di tipo semi distruttivo (carotaggi) e non distruttivo (sclerometriche e ultrasoniche), in modo da poter raggiungere un certo livello di conoscenza cui associare il relativo fattore di confidenza da utilizzare, in fase progettuale, nelle verifiche di sicurezza previste dalle normative tecniche vigenti. I dati ricavati, opportunamente elaborati, sono stati confrontati, restituiti in forma grafica e tabellare e utilizzati per la realizzazione di un report scientifico. POLIBA: L utilizzo di una teoria assiomatica per la descrizione ed il trattamento di variabili fuzzy ha rappresentato il punto centrale delle attività svolte. In particolare, ci si è riferiti alla possibilità di avere una teoria matematica unica che permettesse il trattamento congiunto di informazioni propriamente probabilistiche ed altre la cui natura è propriamente quella fuzzy; è ad esempio il caso dei giudizi esperti ma anche, più banalmente, quello in cui i dati sperimentali sono troppo pochi per una caratterizzazione statistica ragionevole. La teoria della credibilità recentemente sviluppata è stata utilizzata per permettre una piena simmetria tra variabili statistiche e variabili fuzzy. L obbiettivo è stato proporre una metodologia per utilizzare contemporaneamente informazioni con differenti nature (probabilistica e fuzzy) di una determinato parametro oggetto di indagine. L ambizione è di aumentare i dati processabili e quindi l accuratezza nella gestione dei parametri incerti. Un approccio innovativo è consistito nell utilizzare l entropia informatica per permettere una trasformazione in variabili omogenee per natura, ossia per trasformare un problema in variabili miste fuzzy e probabilstiche in un problema o puramente fuzzy o puramente probabilistico. Si è quindi sviluppato un criterio di conversione ed inoltre un software (in linguaggio Matlab) per la gestione di differenti informazioni di una unica variable.

12 IUAV: Le attività di questo task, che si integrano con quelle del task FC, sono state incentrate su prove in situ alle quali l unità di ricerca IUAV ha avuto l opportunità (non preventivata) di partecipare, assieme ad altri soggetti, condividendo con questi i risultati. Più precisamente, l attività di questo task ha incluso la progettazione della sperimentazione, l esecuzione della campagna di prove, la successiva elaborazione dei dati acquisiti e l interpretazione dei risultati. Le prove in situ hanno riguardato edifici in servizio o dismessi da poco, con struttura costituita da telai uni-direzionali in c.a., solai uni-direzionali in latero-cemento (con o senza cappa), vani scale e ascensore entrambi aventi capacità sismica trascurabile (non-strutturali, ovvero corpi fabbrica senza tali vani), eventualmente travi di bordo. Le attività sono state indirizzate a definire (1) il sistema resistente alle forze orizzontali (2) e il sistema dissipativo dell energia cinetica in campo inelastico. Le attività hanno puntato a dimostrare che la direzione dei solai conta su una struttura simicamente primaria costituita da un telaio fittizio, le cui travate (traversi) sono l insieme dei travetti dei solai (le quali hanno una capacità flessionale, ancorché moderata, tuttavia distribuita lungo l intero impalcato), le cui pilastrate sono quelle effettive (le quali non hanno una direzione debole in se stesse), e il cui nodo trave-pilastro è costituito dalle travi del telaio effettivo (le quali garantiscono tale funzionamento nella misura della loro capacità torsionale, trasformando la loro rigidezza torsionale in rigidezza flessionale del nodo trave ideale pilastro reale). 2.2 Task 2 (FC): Calibrazione dei Fattori di Confidenza (Monti) UNIROMA1: L attività svolta durante il terzo anno ha riguardato lo sviluppo di una procedura bayesiana per la valutazione della resistenza del calcestruzzo e dell acciaio e la calibrazione dei fattori di confidenza (FC). I fattori di confidenza applicati alle resistenze dei materiali, con lo scopo di impiegare nelle verifiche valori medi con bassa probabilità di superare quelli effettivi, possono essere stimati mediante metodologia bayesiana, che trova la propria base sulla quantità e tipologia delle indagini conoscitive eseguite. L impiego del metodo bayesiano consente di utilizzare i risultati delle indagini condotte sui materiali e sugli elementi strutturali per aggiornare una distribuzione di probabilità nota a priori, sulla base dei dati desunti dai certificati di prova o dalla pratica costruttiva. Il metodo consente anche di tenere conto del livello di affidabilità delle diverse tipologie di prova (distruttive e non distruttive). Il valore da assumere per i fattori di confidenza viene definito caso per caso in funzione del numero e tipologia di prove e dell affidabilità della distribuzione di partenza. Il lavoro valuta anche la possibilità di un esteso impiego dei metodi d indagine non distruttivi per la definizione delle caratteristiche degli elementi strutturali (resistenze dei materiali e distribuzione delle armature) allo scopo di ampliare la base conoscitiva della struttura. La procedura di calcolo del FC relativo alla resistenza di un materiale segue i seguenti passi: acquisizione dell eventuale informazione a priori; scelta dei metodi di prova distruttivi e non distruttivi; valutazione delle deviazioni standard relative a ciascun metodo di prova, sulla base delle curve di regressione impiegate; esecuzione delle prove distruttive e non distruttive e calcolo di valore medio e varianza per ciascun metodo; calcolo dei parametri nell equazione del FC; calcolo del FC. UNINA: La struttura considerata è un edifico in cemento armato di quattro piani situato in Avellino, adibito ad uso scolastico e progettato per soli carichi verticali. Per la struttura scelta è stato costruito un modello strutturale utilizzando il programma di calcolo SAP secondo i disegni e la relazione originale. Per caratterizzare le incertezze sui possibili difetti presenti nelle strutture esistenti è stato preparato un elenco preliminare delle possibili tipologie di difetti strutturali. A ciascun difetto, sono stati assegnati un set di valori plausibili insieme al loro peso relativo. Tale elenco è stato utilizzato come base per la preparazione di un questionario destinato ai professionisti. I questionari servono al fine della caratterizzazione delle distribuzioni di probabilità a priori per i parametri relativi ai dettagli strutturali. Tali distribuzioni a priori costituiscono la base di conoscenza sulla struttura da aggiornarsi in relazione alle prove in situ secondo la proposta metodologia bayesiana. Infine, si è implementato un algoritmo di simulazione al fine del calcolo (ed aggiornamento) dell affidabilità strutturale. La probabilità di collasso è calcolata con i metodi di integrazione numerica o di simulazione tipo Monte Carlo (MC) e la simulazione subset. Ogni singola realizzazione nel processo di simulazione corrisponde ad un analisi statica non lineare della struttura e un applicazione del CSM. La stima dell affidabilità strutturale e le distribuzioni di probabilità per i parametri di modellazione sono stati aggiornati attraverso una metodologia bayesiana implementando i risultati delle indagini e le prove insitu. A partire da tali risultati è stato possibile sviluppare un metodo semplice ed efficiente che, basandosi su poche analisi strutturali, riesce a portare alla determinazione dei fattori di confidenza.

13 2.3 Task 3 (IRREG): Valutazione del comportamento non lineare degli edifici con particolare riferimento a edifici irregolari (Monti, Spacone) UNIROMA1: Inizialmente l attività di ricerca, condotta in collaborazione con le altre U.R., si è concentrata sulla stesura di linee guida per l utilizzo delle analisi non lineari nella valutazione sismica di edifici esistenti in c.a.. In particolare, il contributo della U.R. UNIROMA1 alle linee guida ha riguardato i seguenti argomenti: la definizione delle sorgenti di irregolarità strutturale in pianta, l identificazione dei pro e contro nell utilizzo della rotazione rispetto alla corda quale parametro per la valutazione della domanda sismica locale nelle travi e nei pilastri, e la definizione di tre casi studio di edifici a telaio in c.a. per testare e confrontare differenti procedure di analisi non lineari proposte in normative ed in letteratura. Successivamente l attività di ricerca si è concentrata sulla valutazione dei parametri critici che influenzano la risposta sismica non lineare degli edifici asimmetrici in pianta. A tal fine la U.R. UNIROMA1 ha condotto una serie di analisi dinamiche non lineari sia su telai mono che multi piano, caratterizzati da differenti configurazioni di resistenze e rigidezze rappresentativi di una larga classe di edifici esistenti. Sulla base dei risultati ottenuti è stato definito un nuovo metodo pushover che tiene esplicitamente in conto il comportamento torsionale degli edifici asimmetrici in pianta. L efficacia della procedura d analisi proposta è stata valutata confrontando la domanda sismica di casi studio selezionati con quella ottenuta attraverso sia analisi dinamiche non lineari che metodi pushover di letteratura. UNICH: Sono stati seguiti diversi filoni di ricerca: a) analisi nonlineari degli edifici regolari ed irregolari progettati e distribuiti da UNIROMA1. Le analisi sono state svolte principalmente con il programma RAM- Perform, che diventerà presto il modulo nonlineare del programma SAP-2000; b) analisi nonlineari di un edificio in cemento armato modellato con diversi livelli di dettaglio. E stato completatao lo studio della sensitività della risposta ad incertezza dell input, in particolare il sisma e i parametri meccanici della struttura. Si è anche studiata la qualità degli accelerogrammi naturali e generati per le analisi dinamiche nonlineari, e la loro influenza nel predire la domanda sulla struttura; c) investigazione sull influenza dell angolo di incidenza della direzione dell input sismico nelle analisi statiche e dinamiche, attraverso lo studio di un semplice telaio in cemento armato ad un piano; d) coordinamento della preparazione delle linee guida per le analisi statiche e dinamiche di edifici in cemento armato secondo l OPCM3431 e l Eurocodice 8. Il filone d) è stato sviluppato insieme a tutte le altre unità coinvolte. Per gli altri filoni, ci sono state interazioni con UNIROMA1, UNISA, UNINA, UNIVE. UNIFI: Questa UR ha innanzitutto completato il lavoro relativo allo studio della risposta sismica non lineare di strutture irregolari in pianta, contribuendo, fra l altro, la sezione La valutazione della risposta rotazionale di sistemi asimmetrici non lineari al documento METODI DI ANALISI NONLINEARI PER EDIFICI ESISTENTI IN CEMENTO ARMATO sviluppato collegialmente nell ambito della Linea 2. Sono stati, inoltre, studiati due metodi semplificati, utilizzabili facilmente in ambito professionale, per la valutazione del rapporto fra le frequenze torsionali e laterali disaccoppiate e per la valutazione dell eccentricità statica per edifici multipiano, confrontando i risultati con metodi più complessi per alcuni casi di studio. Tali valutazioni, che possono essere a rigore condotte per edifici monopiano e solo per classi molto particolari di edifici multipiano, risultano cruciali sia ai fini della caratterizzazione della risposta torsionale che per l applicabilità dell analisi pushover ad edifici irregolari, come emerso con evidenza dalle indagini effettuate da questa UR. UNIFI ha infine proseguito le indagini relative all estendibilità dell analisi pushover alle strutture irregolari mediante il metodo proposto da Fajfar nel 2005, con riferimento a modelli semplificati monopiano, a modelli di edificio multipiano e ad edifici esistenti, questi ultimi caratterizzati da complesse condizioni di irregolarità. Nel corso delle indagini sopra descritte, UNIFI ha collaborato con tutte le altre UR coinvolte nel Task 3, in particolar modo con UNIBO ed UNIROMA1. UNINA: Un telaio piano di un edificio esistente sito a Londa (FI), irregolare in elevazione, è stato studiato mediante l analisi statica equivalente in accordo all ultima normativa italiana (NTC, 2008 e Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni, 2008). La struttura è stata modellata ed analizzata sia tenendo conto anche della possibile crisi per taglio che considerando unicamente la non linearità in termini di momento-rotazione. L analisi utilizzata è la statica non lineare, che ha permesso di dare un giudizio sulla effettiva capacità resistente della struttura. Inoltre è stato analizzato il comportamento sismico di telai in c.a. che presentano discontinuità della distribuzione in elevazione della sovraresistenza. Tali discontinuità sono ottenute assegnando sovraresistenze a travi o pilastri del telaio regolare assunto come riferimento, progettato secondo l Eurocodice 8 (EC8) in Classe di Duttilità Media. Le sovraresistenze dei presunti telai irregolari sono

14 assegnate modificando l armatura di travi o pilastri ai differenti piani. Per tutti i telai sono applicati i criteri di regolarità della resistenza in elevazione prescritti dalle più importanti normative sismiche internazionali. Per tali verifiche di regolarità la resistenza di piano è calcolata con due metodi differenti: il primo tiene conto solo delle resistenze flessionali dei pilastri, mentre il secondo anche delle resistenze flessionali delle travi. Sono effettuate analisi statiche e dinamiche non lineari: la non linearità meccanica è concentrata alla fine degli elementi. Queste analisi sono eseguite in accordo alle prescrizioni dell EC: per le analisi statiche non lineari è applicato il metodo N2; nel caso di analisi dinamiche non lineari sono usati come input terremoti selezionati al fine di ottenere la spettrocompatibilità con lo spettro di progetto elastico di norma. UNIBO: Le attività sviluppate dalla U.R. UNIBO possono essere sintetizzate come segue: sviluppo di analisi di simulazioni numeriche parametriche atte alla valutazione della efficacia nella stima delle massime risposte rotazionali della metodologia messa a punto per sistemi asimmetrici lineari e non; sviluppo di analisi di simulazioni numeriche parametriche atte alla valutazione della efficacia nella stima dei massimi spostamenti del lato flessibile della metodologia messa a punto per sistemi asimmetrici lineari e non; studi volti alla valutazione della sensibilità ( sensitivity analysis ) della risposta torsionale delle strutture in dipendenza dai parametri strutturali che le caratterizzano; studi volti alla formulazione di una eccentricità correttiva in grado di condurre ad una stima delle massime risposte rotazionali dinamiche dei sistemi eccentrici mediante analisi di push-over; studi sia analitici (assimilando le risposte sismiche di tali strutture a processi stocastici), sia numerici volti alla valutazione degli effetti legati alla non contemporaneità tra la massima riposta rotazionale e la massima risposta longitudinale del sistema. IUAV: (1) Analisi statiche non-lineari sia dei casi studio sia di altri casi, eseguite con i codici: Sap2000, MIDASGen, Perform 3D. Le analisi sono state svolte considerando i seguenti quattro diversi sistemi di forze orizzontali. a) Proporzionali al prodotto delle masse per gli spostamenti delle deformate modali; quindi con la risultante diretta come il taglio alla base dei relativi modi di vibrare (considerando i primi due modi di vibrare). b) Proporzionali alle masse e dirette concordemente al taglio alla base dei primi due modi di vibrare. c) Con distribuzioni proporzionali alle masse e dirette secondo i lati della pianta dell edificio analizzato. d) Proporzionali al prodotto delle masse per gli spostamenti relativi a una deformata triangolare rispetto alla altezza (con massimo in sommità) e dirette secondo i lati della pianta circoscritta dell edificio analizzato. (2) Analisi del comportamento di edifici aventi una sperequazione di capacità nelle due direzioni orizzontali. (3) Studi sull influenza dell'angolo di incidenza dell azione sismica sulla risposta strutturale dell'edificio. (4) Implementazione, in ambiente Mathcad, di un foglio di post-processione dei risultati di Sap2000 e Perform 3D per valutare la capacità di rotazione alla corda e confrontare la domanda come da OPCM (5) Analisi con cerniere tipo FEMA PMM, dei casi studio analizzati con il codice di calcolo MIDASGen. (6) Ricerca di parametri a-priori, significativi del comportamento sismico complessivo dell'edificio. (7) Realizzazione di un post-processore per l'elaborazione dei dati di uscita da MIDASGen, per le verifiche. UNICT: Per ovviare al fatto che le analisi pushover, da sole o con le correzioni proposte da alcuni ricercatori, non sono sempre in grado di predire efficacemente le rotazioni planimetriche che una struttura non simmetrica subisce come risposta inelastica ad un evento sismico, l U.R. UniCT ha proposto di considerare per ogni elemento lo spostamento massimo fornito da due distinte analisi pushover, con forze applicate in posizioni differenti (individuate mediante eccentricità correttive ). Ha quindi effettuato un vasto studio numerico, facendo variare in un ampio intervallo tutti i parametri che governano il problema (distribuzione di massa, rigidezza, resistenza). Si sono presi in esame sistemi spaziali monopiano, aventi un unico asse di simmetria e soggetti ad azione sismica nella direzione non simmetrica. Si è scelto di usare questi modelli perché consentono una facile manipolazione dei parametri in gioco ed una rapida esecuzione delle analisi. Si è messo a punto un programma che consente: la generazione automatica di schemi spaziali monopiano, sulla base di assegnati criteri e valori dei parametri principali; l effettuazione di analisi statiche e dinamiche non lineari (le prime con diversi valori del punto C di applicazione della forza orizzontale); il confronto dei risultati e l individuazione di due posizioni limite di C che consentono all analisi pushover di inviluppare gli spostamenti dell analisi dinamica non lineare. L elaborazione dei risultati ottenuti ha consentito di evidenziare che esiste una relazione approssimativamente lineare tra le eccentricità correttive e le eccentricità tra i centri di massa, rigidezza e resistenza, mentre risultano scarsamente rilevanti gli altri parametri del sistema. UNISA: Le attività della U.R. di UniSA nell ambito del task IRREG hanno riguardato l esame comparativo delle diverse metodologie di analisi non lineare statica e dinamica delle strutture esistenti in cemento armato

15 finalizzate alla valutazione della risposta sismica ed, in definitiva, alla quantificazione dei livelli di vulnerabilità. In particolare, l attività si è concentrata sui seguenti punti: - definizione ed analisi comparata dei modelli per la quantificazione della capacità delle membrature in c.a. e delle strutture cui esse appartengono: lo studio è partito dalla definizione teorica delle diverse misure di domanda generalmente utilizzate per quantificare la risposta sismica (interstorey-drift angle, rotazione della corda, rotazioni plastiche, ecc.) per arrivare al confronto in termini quantitativi tra i valori suggeriti per tali misure di danno in corrispondenza dei diversi Livelli di Performance strutturale sotto sisma; - confronto tra i metodi di analisi statica non lineare delle strutture in c.a. finalizzato alla valutazione della maggiore o minore accuratezza di tali metodi con riferimento ad analisi del tipo time-history; - definizione di metodologie semplificate basata su analisi statiche non-lineari per la definizione di curve di fragilità e la quantificazione della probabilità di raggiungimento degli Stati Limite di interesse. Nell ambito di molte delle attività svolte sopra, sono stati assunti tre casi-studio comuni alle diverse U.R. afferenti al task in modo da rendere confrontabili i risultati ottenuti. 2.4 Task 4 (MIX): Valutazione e rinforzo di edifici misti (Manfredi) Le principali attività del terzo anno della unità UNINA si sono concentrate su una serie di analisi numeriche non lineari che hanno permesso di identificare l importanza svolta dal solaio nel ripartire l azione sismica tra gli elementi muratura e cemento armato in funzione della propria rigidezza nel piano e di enfatizzare il ruolo centrale della muratura nel contrastare le forze orizzontali soprattutto in ambito lineare per poi proseguire in ambito non lineare. E stato approntato lo studio di un modello di tre piani, in cui a partire da un modello iniziale (Modello A) costituito da un edificio in sola muratura, sono state sostituite le pareti interne in muratura con telai in c.a. dotati di pilastri d estremità che ne completano la maglia strutturale (Modello B). Un ulteriore modello è costituito dalla eliminazione parziale delle pareti interne, lasciando il solo nucleo scala a cui si connettono le travi dei telai (Modello C). Noto l importante effetto in termini di incremento di resistenza che sortisce la presenza di cordoli o catene su una parete muraria, nel caso dei modelli B e C è stata altresì investigata la ripartizione dell azione sismica considerando la presenza di tali elementi. Le modalità di crisi considerate nelle analisi numeriche per i pannelli murari sono a presso flessione ed a taglio con il raggiungimento delle condizioni di collasso per i pannelli di maschio controllate attraverso l interstorey-drift. Un comportamento bilineare, con resistenza limitata e pendenza di scarico uguale rispetto a quella iniziale, è assunto per gli elementi in c.a., con la concentrazione della plasticità in corrispondenza delle estremità degli stessi. I criteri di resistenza considerati per gli elementi in c.a. sono a pressoflessione ed a taglio. Di fondamentale importanza è l utilizzo di modelli a comportamento non lineare per gli elementi in muratura ed in c.a., in quanto un analisi di tipo lineare non risulterebbe appropriata per investigare il comportamento dell azione sismica con l evolversi del processo di carico sino in campo non lineare. Infatti in ambito lineare le analisi hanno evidenziato quanto era lecito attendersi, vale a dire un ruolo centrale della muratura nell assorbire l azione sismica in ragione della sua elevata rigidezza rispetto agli elementi in cemento armato, mentre in ambito non lineare, il contributo offerto all assorbimento dell azione sismica tra gli elementi di tecnologia differente può divenire confrontabile. L attività di ricerca svolta dalla unità UNIROMA1rappresenta la prosecuzione e l approfondimento dell analisi dei modelli il cui studio è stato avviato nel corso del secondo anno. I due modelli esaminati sono rappresentativi di edifici misti con funzionamento in parallelo, con telai in c.a. e pareti murarie presenti allo stesso piano dell edificio (il collegamento si realizza mediante travi e solai). Il primo è un semplice modello piano costituito da una parete muraria e da un telaio in c.a. collegati in sommità da un elemento elastico con diversi valori della rigidezza. Gli elementi del telaio hanno dimensioni e materiali tipici di strutture progettate in assenza di azioni sismiche. Il secondo modello rappresenta un edificio con pareti perimetrali in muratura e telai interni in c.a., che si sviluppa su una pianta rettangolare per tre elevazioni fuori terra. I telai interni in c.a. sono disposti parallelamente alla dimensione planimetrica minore e presentano ciascuno tre campate con travi continue su due pilastri intermedi in cemento armato e appoggiate alle estremità su lesene murarie. Al fine di esaminare le conseguenze strutturali dovute ad una pratica ricorrente, quale quella di sostituire pareti murarie interne con telai in c.a., è stato inoltre preso in considerazione un modello in tutto uguale al precedente ma con pareti in muratura in luogo dei telai. Per tutti i modelli sono state effettuate analisi statiche non lineari (push-over) utilizzato il codice di calcolo agli elementi finiti ADINA. Per le analisi, la muratura è stata modellata come un materiale con fessurazione diffusa. I pilastri in c.a sono stati modellati con elementi multilinear-plastic mentre travi e solai mediante elementi linear elastic e shell, rispettivamente.

16 2.5 Task 5 (TAMP): Influenza della tamponatura sulla risposta strutturale (Papia) Nel campo delle analisi numeriche, una prima serie di indagini è stata condotta presso l U.R. 04 (Roma 1): il comportamento sismico degli edifici in c.a. tamponati, che erano stati individuati ed analizzati nel corso del secondo anno mediante analisi non lineari statiche, è stato valutato mediante analisi dinamiche al passo, utilizzando prevalentemente accelerogrammi corrispondenti ad effettive registrazioni. I modelli esaminati sono rappresentativi di edifici esistenti nel territorio italiano ed includono diverse distribuzioni in altezza dei pannelli di tamponamento. Punto fondamentale dello studio è stato il confronto tra le domande, ottenute appunto dalle analisi dinamiche, e le relative capacità, ottenute dalle analisi statiche precedentemente effettuate. Per tale confronto si è fatto riferimento sia a grandezze legate alle deformazioni (spostamenti relativi di piano, spostamento in sommità, duttilità di spostamento, rotazioni nei pilastri) che di natura energetica (energia dissipata). Il livello di sicurezza delle strutture esaminate rispetto al collasso è stato valutato anche mediante un indice di danno che tiene in conto sia l energia dissipata mediante deformazioni anelastiche cicliche sia il massimo spostamento relativo di piano. Questo parametro si è rivelato assai efficace, mentre stime effettuate esclusivamente in termini di resistenza non sono risultate generalmente sufficienti. Una seconda serie di indagini numeriche è stata effettuata presso l U.R. 10 (Chieti), dove i pannelli di tamponamento sono stati modellati con un modello relativamente semplice di puntone diagonale, corrispondente a quello proposto dalle FEMA americane (Federal Emergency Management Agency) e che ben presto diventerà strumento normativo negli Stati Uniti. I parametri del modello sono stati calibrati in base ai dati ottenuti in seguito alla campagna sperimentale di Mehrabi e Shing (1997) su telai in c.a. ad una e due campate con tamponatura in blocchi pieni e forati in calcestruzzo. Il modello è stato implementato in ambiente Opensees e la membratura strutturale del telaio è stata modellata con elementi a fibre non lineari. Per il comportamento a taglio delle colonne sono state ipotizzate due diverse soluzioni: nel primo caso è stato affidata la possibile rottura a taglio della colonna a soli zero-length element posti all altezza dei giunti del puntone diagonale equivalente, nel secondo caso è stato associata una legge V-γ per il taglio ad ogni sezione delle colonne attraverso il section aggregator fornito da Opensees. Per quanto riguarda la sperimentazione, presso l U.R. 15 (Palermo) sono stati provati 6 telai mono-piano e mono-campata, rappresentativi di maglie di telai in c.a. tamponate con le tipologie di tamponamento oggetto della sperimentazione condotta nel precedente anno di ricerca. Per ciascuno dei tre tipi di tamponamento (muratura di calcarenite, di laterizio e di calcestruzzo alleggerito) sono stati provati due telai simulanti una maglia quadrata di dimensioni pari a circa 2 x 2 metri. Nel corso delle prove le colonne sono state mantenute soggette ad un livello di compressione costante, per simulare la presenza dei carichi verticali trasmessi dai piani superiori, mentre per quanto riguarda le azioni laterali, si è adottata una storia di carico ciclico con intensità della forza massima crescente fino al raggiungimento della resistenza; quindi si è impressa una storia di spostamenti ciclicamente crescenti fino al collasso. La sperimentazione è stata finalizzata a: verificare l attendibilità delle stime di resistenza effettuate sulla base delle caratteristiche meccaniche dedotte dalla sperimentazione sui pannelli di tamponamento; rilevare i quadri fessurativi e i meccanismi di rottura delle maglie tamponate; calibrare i parametri caratterizzanti il comportamento ciclico isteretico di un modello di puntone diagonale equivalente proposto dai ricercatori dell U. R. 15 in un precedente studio. La sperimentazione condotta presso l U.R. 02 (Pavia), relativa a una struttura intelaiata in c.a., a 3 piani e tamponata, si è articolata nelle seguenti quattro fasi: 1) Trasporto del prototipo in laboratorio: in questa fase, particolarmente delicata e complessa per il notevole peso del prototipo, la struttura è stata debitamente irrigidita e controventata per evitare un possibile danneggiamento. Per il sollevamento è stato adottato un sistema costituito da martinetti idraulici con riscontro diretto a terra, i quali agivano su delle travi metalliche irrigidite ancorate alla fondazione della struttura. Per movimentare il prototipo all interno del laboratorio è stato utilizzato il sistema di trasporto di carichi industriali AeroGO (Load Modules system), composto da quattro cuscini in alluminio estruso irrigidito nei quali viene convogliata aria compressa che gonfia un cuscino di forma torica. 2) Predisposizione delle masse di piano e dei tamponamenti esterni: per riprodurre in scala le condizioni di carico cui la struttura reale di riferimento sarebbe stata soggetta sotto sisma, sono state disposte sui solai di ogni piano delle masse addizionali realizzate con getti di calcestruzzo non armato di circa 25 cm di spessore, per una massa complessiva di 27 tonnellate (9 per piano). I tamponamenti esterni sono stati realizzati con blocchi di calcestruzzo autoclavato (Gasbeton RDB) di spessore pari a 5 cm, in modo da ottenere un rapporto realistico tra la rigidezza dei pannelli di tamponamento e quella degli elementi in c.a. della maglia di telaio tamponata. 3) Strumentazione del provino: al fine di monitorare il comportamento in fase di prova della struttura, sono stati predisposti circa 180 trasduttori analogici di diverso tipo in relazione alla natura della grandezza fisica da rilevare. La scelta e il posizionamento della strumentazione sono stati dettati dalle zone critiche o più significative da monitorare e dalla disponibilità di strumenti e canali di acquisizione. Il setup del test ha previsto due sistemi di monitoraggio: uno che vede l impiego di strumentazione tradizionale (accelerometri, potenziometri, ecc.), un altro che è basato su

17 telecamere ad alta definizione per il monitoraggio ottico dei punti d interesse. 4) Test dinamici: la struttura, completata e strumentata, è stata sottoposta a un accelerogramma naturale (registrazione Montenegro 1979, stazione di Herceg-Novi) agente in direzione longitudinale (Y), scalato a diversi valori di PGA, in modo da simulare terremoti di bassa, media e forte intensità. Presso l U.R. di Roma 3 sono state concluse prove su telai tamponati in scala 1: 1/2, e sui componenti: calcestruzzo, acciaio, blocchi laterizio, malte, e loro assemblaggi: muretti di modesta dimensione. Sono state eseguite elaborazioni per mettere a punto modelli semplificati a una e tre bielle e confronti dei risultati numerici e sperimentali. Tra l altro confrontando i risultati sperimentali tra telai tamponati e nudi si è potuto valutare l effetto del tamponamento ed il legame forza spostamento del pannello. Si è valutata la possibilità di determinare le caratteristiche delle bielle a partire dalle caratteristiche meccaniche degli elementi componenti. Sono stati calibrati i legami utilizzati per la valutazione della risposta ciclica di telai tamponati. E stato messo a punto un criterio di progetto di controventi dissipativi per la protezione di telai tamponati, basato sull uso di analisi di spinta, verificato con analisi dinamiche non lineari. Il metodo di progetto è stato validato confrontando l obbiettivo di progetto in termini di spostamento ( cioè lo spostamento atteso) con il risultato ottenuto mediante analisi non lineare dinamica della struttura così progettata, soggetta ad accelerogrammi naturali. Le attività complessivamente svolte sono state sviluppate in accordo con il programma specifico attribuito alle singole UU.RR. sin dal primo anno, opportunamente aggiornate durante lo svolgimento della ricerca. In occasione del Convegno dedicato alla Linea 2, svoltosi a Roma nel mese di maggio 2008, sono stati concordati i tempi e le modalità con cui portare a termine il progetto complessivo per la parte di competenza del Task. 2.6 Task 6 (SCALE): Comportamento e rinforzo di scale in c.a. (Cosenza) I principali obiettivi raggiunti sono i seguenti: (a) studio critico della letteratura tecnica relativamente alle principali tipologie di scale degli edifici esistenti; (b) analisi della pratica nella progettazione/costruzione delle principali tipologie di scale con riferimento alle indicazioni di normativa del periodo Con riferimento ai punti precedenti, una serie di manuali, libri e le normative risalenti al periodo in esame sono stati analizzati in dettaglio con giudizio critico basato sulle attuali conoscenze. Esempi di scale progettate per soli carchi gravitazionali sono state studiate con riferimento alle diverse tipologie. La conoscenza delle soluzioni strutturali e della pratica progettuale delle scale è di particolare importanza per definire la reale geometria e comprendere il comportamento correttamente. L attenzione è stata focalizzata sull approccio di progetto relativo agli elementi costituenti la scala ( travi a ginocchio e solette rampanti). Analisi numeriche lineari e non lineari su tipici edifici sono state effettuate, esse hanno fornito una serie di importanti risultati e spunti sui problemi legati alla modellazione meccanica e geometrica degli elementi strutturali delle scale. I primi risultati hanno confermato l importanza di considerare l interazione fra le azioni interne, in particolare sforzo assiale-momento nelle travi ad asse inclinato, taglio-momento nelle colonne. Uno studio critico sulle diverse formulazioni per la resistenza a taglio presenti in letteratura, ha poi permesso simulare le potenziali rotture fragili da taglio nelle colonne tozze, che sono spesso presenti in molti edifici. Analisi statiche non-lineari con modello a plasticità concentrata sono state sviluppate per evidenziare zone critiche e modalità di crisi. Il set-up delle prove sperimentali è stato definito, un telaio ad una sola campata con trave a ginocchio è stato progettato in scala reale. 2.7 Task 7 (NODI): Comportamento e rinforzo di nodi (Masi) Durante il terzo anno le UR hanno eseguito ulteriori test (UR UNIBAS) ed hanno accuratamente elaborato i risultati ottenuti negli anni precedenti (UR UNIBAS, UNIUD e UNISA). L UR UNINA si è occupata principalmente della modellazione analitica dei nodi. Tutte le UR hanno proseguito l esame della bibliografia sull argomento. Dettagli sulle principali attività svolte nel corso del terzo anno, come forniti da ogni UR, sono riportati nel seguito. UNIBAS: L attività dell unità di ricerca UNIBAS è consistita principalmente nell esecuzione di test sperimentali su nodi trave colonna relativi alle tipiche costruzioni in cemento armato esistenti in Italia ed aventi differenti livelli di progettazione sismica, ossia nodi relativi ad edifici progettati per resistere ai soli carichi verticali e nodi estratti da edifici progettati conformemente alle recenti norme sismiche italiane (OPCM 3274 and 3431). Il programma sperimentale è stato eseguito presso il Laboratorio di strutture dell Università

18 della Basilicata a Potenza. Alla attività sperimentale si è affiancata una approfondita ricerca bibliografica sulle sperimentazioni eseguite in Italia e in altri Paesi su nodi trave-colonna in c.a.. Le principali attività hanno riguardato: - Stato dell arte di sperimentazioni su nodi trave-colonna eseguite a livello nazionale ed internazionale, collezionando ed esaminando informazioni relative ai tipi di test eseguiti, alla forma dei provini (ad L, T, C), al livello di progettazione sismica adottata, al meccanismo di rottura osservato (capacità deformativa, resistenza ed evoluzione del degrado in campo non lineare). Inoltre, si sono catalogati i lavori con riferimento all elemento soggetto a rottura tenendo conto delle caratteristiche del provino e dei test effettuati. Si è costruito un database contenente tutti i provini testati nei lavori esaminati. Inoltre è stato costruito un data base interattivo in cui ad ogni record è collegato il file descrittivo della sperimentazione. - Per l esecuzione del programma sperimentale sono stati realizzati nodi esterni trave colonna in c.a. in scala 1:1 aventi differenti caratteristiche in termini di livello di progettazione antisismica e di tipologia delle armature (sempre ad aderenza migliorata ma con differente duttilità). I test eseguiti hanno riguardato: provini relativi a nodi non sismici (NE) cioè progettati a soli carichi verticali; provini relativi a nodi progettati per la zona sismica 2; provini relativi a nodi progettati per la zona sismica 4. Le prove sono state eseguite in controllo di spostamento applicando un drift crescente alla testa del pilastro ripetuto ogni volta per 3 cicli. - Preliminarmente ai test sperimentali si sono effettuate alcune simulazioni numeriche al fine di stimare la forza ed il drift di plasticizzazione e determinare l elemento dell assemblaggio sede della crisi. Le elaborazioni sono state effettuate adoperando un modello a fibre sviluppato con il software Seismostruct. - Durante le prove è stato possibile monitorare diverse grandezze caratteristiche del comportamento dei provini. Infatti, erano installati 24 trasduttori di spostamento in modo da registrare le deformazioni di travi, pilastri e pannello nodale. Altri traduttori sono stati usati per monitorare gli spostamenti in testa al pilastro e in corrispondenza della trave. Alcune celle di carico hanno consentito di registrate il carico verticale applicato e quello orizzontale. I test sono stati effettuati, generalmente, portando a rottura i nodi. - I dati ottenuti sono stati analizzati in modo da ricostruire il legame forza-drift, stimare l energia dissipata per isteresi e determinare il degrado meccanico di ogni provino testato, in modo da poter confrontare i risultati ottenuti sui diversi provini e valutare l influenza di alcuni fattori che li differenziano. Per ogni test si è redatto uno specifico rapporto di prova contenente la descrizione del provino, grafici relativi al comportamento meccanico, nonché foto di punti e fasi salienti del test. - Durante le attività si è interagito frequentemente con le altre UR coinvolte nel task sia attraverso lo scambio di file, documenti ecc. che nel corso delle riunioni plenarie della Linea 2 e di riunioni specifiche tra UR facenti parte del task. Va citato in tal senso il lavoro congiunto delle 4 UR presentato al 14th WCEE (Masi A., Santarsiero G., Moroni C., Nigro D., Dolce M., Russo G., Pauletta M., Realfonzo R., Faella C., Lignola G.P., Manfredi G., Prota A., Verderame G.M., Behaviour and strengthening of RC beam-column joints: experimental program and first results of the research activity in the framework of Dpc-Reluis project (Research Line 2), The 14th World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, China). L interazione è stata particolarmente intensa con l UR UNINA cui sono stati forniti i risultati completi di alcuni test per la interpretazione e l analisi dei risultati sperimentali mediante simulazioni numeriche con accurati modelli agli Elementi Finiti in campo non lineare. UNINA: Le attività principali svolte dalla U.R. UNINA sono riassunte di seguito. In particolar modo si cita la modellazione numerica tramite il software agli elementi finiti DIANA adoperato per analizzare provini riproducenti sub-assemblaggi nodali reali caratterizzati da proprietà geometriche e meccaniche, ad esempio per il calcestruzzo o per le barre di armatura lisce, e caratterizzati da carenze tipiche del costruito, così come individuate nella letteratura scientifica analizzata nel primo anno. In prosecuzione con le simulazioni condotte nel secondo anno su nodi trave colonna interni (nodi piani a croce), durante il terzo anno sono stati analizzati i nodi di estremità (nodi piani a T) sia di letteratura che per un più dettagliato confronto con i provini testati dalla U.R. UNIBAS. Le analisi parametriche condotte agli elementi finiti hanno permesso di evidenziare i tipici meccanismi di crisi, i quadri fessurativi e l incidenza dei parametri meccanici e geometrici principali inseriti nei modelli analitici per la previsione della capacità resistente dei nodi; modelli individuati negli anni precedenti. La modellazione numerica è stata validata accuratamente sulla base dei risultati sperimentali rinvenuti in letteratura e realizzati presso la U.R. UNIBAS. Per validare anche le espressioni di normativa per la definizione della crisi del nodo, sono state condotte analisi numeriche su nodi progettati appositamente per attingere o non attingere la crisi del pannello nodale come definita dalla normativa. UNIUD: Nel corso del terzo anno si sono redatti tutti i diagrammi delle misurazioni effettuate durante le prove svolte sui nodi esterni nei primi due anni. Innanzitutto sono stati tracciati i diagrammi, tutti in funzione dello spostamento imposto all estremità della trave, della forza, dell apertura di fessura all interfaccia trave-

19 pilastro, dello scorrimento delle barre longitudinali della trave e delle deformazioni del pannello di nodo, ottenuti sia dai nodi non rinforzati che da quelli rinforzati. Particolare attenzione è stata posta all interpretazione del diagramma forza-spostamento sul quale sono stati riportati anche i valori teorici di calcolo delle forze che avrebbero dovuto provocare rispettivamente lo snervamento delle barre longitudinali della trave, la fessurazione all interfaccia trave-pilastro e lo scorrimento delle barre longitudinali della trave ancorate nel nodo. Gli altri diagrammi, insieme ai risultati osservati visivamente sui provini, sono stati utilizzati per convalidare l interpretazione dei primi. Successivamente si sono messi a confronto i risultati ottenuti dai nodi non rinforzati con quelli dei nodi rinforzati tracciando, sempre in funzione dello spostamento imposto alla trave, i diagrammi inviluppo della forza, energia dissipata in termini di lavoro cumulativo svolto durante la prova e variazione della rigidezza secante calcolata al primo ciclo di ogni step di carico. Tali diagrammi sono stati interpretati in termini di aumento di forza, duttilità e capacità di dissipazione di energia, e di riduzione relativa della rigidezza all aumentare dello spostamento imposto. UNISA: L attività dell U.R. UNISA nell ambito del Task Nodi si è articolata in due direzioni principali descritte brevemente nel seguito: valutazione sperimentale del comportamento statico e ciclico di nodi di base colonna-fondazione realizzati riproducendo metodologie costruttive ed impiegando materiali generalmente utilizzati negli anni 60 e 70, epoca di costruzione di molte delle strutture esistenti in c.a.; nell ambito della campagna sperimentale condotta è stato anche valutato il diverso comportamento derivante da tecniche innovative di intervento finalizzate all aumento di capacità rotazionale e di resistenza flessionale dei nodi stessi; messa a punto di un ampio database di risultati sperimentali disponibili nella letteratura scientifica con riferimento a prove di carico sia monotone che cicliche condotte su nodi trave-colonna in strutture esistenti in c.a; la disponibilità di un ampio numero di risultati sperimentali organizzati secondo il suddetto database è stata pure utilizzata per la validazione di alcuni tra i più comuni modelli di capacità pure disponibili in letteratura. Nell ambito delle attività di cui sopra, ed in particolare delle prove sperimentali condotte su nodi di base, l U.R. di UniSA ha interagito con altri gruppi di ricerca coinvolti nello stesso progetto anche al di fuori della Linea Task 8 (BIAX): Comportamento e rinforzo di pilastri con presso-flessione e taglio biassiale (Fabbrocino) Nel periodo in esame l U.R. UNINA si è impegnata nell esecuzione di otto prove sperimentali su altrettanti pilastri in c.a. in scala reale soggetti a sforzo normale costante ed azioni orizzontali uniassiali monotone o cicliche; in Tabella 1 sono riportate in dettaglio le tipologie di prove svolte. Per ciascuna prova sono state eseguite prove di caratterizzazione dei materiali costituenti i provini (calcestruzzo e acciaio). Tutte le prove sono state eseguite in controllo di spostamento, nel caso di prove cicliche le azioni orizzontali sono state applicate in cicli di spostamento caratterizzati da incrementi di spostamento di 12mm fino ad arrivare alla crisi del provino per eccesso di spostamento, ovvero per riduzione significativa del carico portato. Attraverso l utilizzo di un opportuna strumentazione (trasduttori e strain gauges applicati sul pilastro e sulle barre di armatura) è stato possibile analizzare il comportamento sia globale che locale dei provini testati nonché effettuare considerazioni relative alla capacità dissipativa in termini energetici. Un analisi comparativa dei risultati ottenuti ha consentito di fare luce sull incidenza del tipo di armatura (barre lisce o nervate) nel comportamento sotto azioni sismiche di pilastri in c.a. tipicamente riscontrabili negli edifici esistenti. PROVE UNIASSIALI Sezione BxH (cmxcm) PROVE BIASSIALI Sezione BxH (cmxcm) 30x30 30x30 50x30 30x50 Armatura Longitudinale Acciaio Lisce Nervate Lisce Nervate Sforzo assiale adimensionalizzato, Modalità di applicazione del carico Monotona Ciclica Ciclica Ciclica Numero di prove Tabella 1 Prove sperimentali eseguite

20 A valle dell esecuzione delle prove sperimentali di tipo uni assiale si è proceduto alla messa a punto del test setup per lo svolgimento di 16 prove su pilastri in scala reale quadrati o rettangolari soggetti ad azioni di tipo biassiale. Si è proceduto, pertanto, alla progettazione e realizzazione di opportuni sistemi di contrasto sia per gli sforzi assiali che per le forze orizzontali, di cerniere sferiche per consentire l applicazioni di azioni orizzontali in 2 diverse direzioni e di sistemi di trasferimento del carico dagli attuatori elletro-idraulici al pilastro. Allo scopo di ottimizzare la fase sperimentale, sono effettuate analisi teoriche tese alla valutazione del massimo carico orizzontale e del massimo drift raggiungibile durante le prove sperimentali; tali valutazioni sono state effettuate avvalendosi di un opportuno programma di calcolo a fibre messo a punto nei precedenti periodi di ricerca. L esecuzione delle prove sperimentali è programmata nei prossimi mesi. L U.R. UNICT ha preso in esame il comportamento di un asta soggetta a sforzo normale e momento flettente biassiale. Molti studi evidenziano la necessità di tener conto in maniera corretta della rigidezza delle aste nell analisi strutturale, ma non forniscono indicazioni realistiche e semplici su come farlo. Lo studio svolto parte dalla ricerca portata avanti nei primi due anni dall U.R. che aveva portato alla realizzazione di un modello a fibre che descrive il comportamento della sezione soggetta a sforzo normale e momento biassiale, differenziando il calcestruzzo di ricoprimento, che ha sempre un comportamento fragile, da quello della parte interna, che può avere un comportamento più duttile grazie all effetto di contenimento delle staffe. Si è ora sviluppato un modello a fibre dell intera asta, che la suddivide in conci di modesta lunghezza, per ciascuno dei quali si utilizzano i risultati del modello sviluppato per la sezione. Poiché il singolo concio una volta raggiunto il massimo momento può continuare a deformarsi con incremento della curvatura e riduzione del momento flettente, oppure scaricarsi, il modello distingue tra gli elementi che seguono la prima via e quelli che si scaricano elasticamente. Il modello tiene inoltre conto dell interazione taglio-flessione in maniera semplificata, ipotizzando che a causa dell inclinazione del puntone compresso per taglio lo stato tensionale in una sezione corrisponda al momento flettente agente ad una distanza che è funzione dell altezza della sezione e dell inclinazione del puntone. Il modello include anche la deformazione dell armatura all interno del nodo, vista come rotazione concentrata all estremo dell asta. Dall U.R. UNICH sono stati seguiti diversi linee di sviluppo delle attività: a) analisi nonlineari degli edifici regolari ed irregolari progettati e distribuiti da UNIROMA1. Le analisi, in corso, sono svolte con il programma RAM-Perform, che dovrebbe fra poco diventare il modulo di analisi nonlineare del programma SAP2000. Test sono stati condotti anche con il programma MIDAS, che contiene elementi di trave con sezioni a fibre; b) analisi nonlineari di un edificio in cemento armato modellato con diversi livelli di dettaglio. L attenzione è stata posta nella differenza fra input unidirezionale e bidirezionale e quindi sulla risposta biassiale degli elementi strutturali; c) investigazione sull influenza dell angolo di incidenza della direzione dell input sismico nelle analisi statiche e dinamiche, attraverso lo studio di un semplice telaio in cemento armato ad un piano; d) coordinamento della preparazione delle linee guida per le analisi statiche e dinamiche di edifici in cemento armato secondo l OPCM3431 e l Eurocodice 8. Il filone d) è stato sviluppato insieme a tutte le altre unità coinvolte. Le attività dell UR UNIROMA1 (Monti) hanno riguardato lo sviluppo di un metodo semplificato per la verifica di pilastri rettangolari con armatura doppia simmetrica, soggetti a pressoflessione deviata; il metodo consente di evitare l integrazione numerica necessaria per risolvere le equazioni di equilibrio; esso si basa su una approssimazione analitica della superficie del dominio tridimensionale di collasso mediante sezioni a sforzo assiale costante. Le curve che rappresentano le sezioni del dominio con piani a sforzo assiale costante sono espresse analiticamente mediante equazioni date come la somma dei rapporti momento agente/momento resistente nelle due direzioni principali, elevati a esponenti che sono funzione dello sforzo assiale agente, della percentuale meccanica di armatura nelle due direzioni e della forma della sezione. Il lavoro riguarda una più chiara definizione degli esponenti nell equazione dai parametri geometrici e meccanici della sezione e dallo sforzo normale. A questo scopo è stata sviluppata una relazione analitica mediante l applicazione del metodo dei minimi quadrati. Sono state inoltre sviluppate equazioni in forma chiusa per il calcolo dei momenti resistenti nelle direzioni principali per sezioni rettangolari con armatura doppia simmetrica. Il metodo sviluppato è stato esteso al calcolo della capacità della sezione in termini di curvatura e sono state sviluppate anche equazioni in forma chiusa per il calcolo delle curvature nelle direzioni principali. La metodologia proposta è stata sviluppata anche per il progetto di rinforzi in FRP, con una forte interazione con la Linea 8 del progetto ReLuis. Le attività di UNIROMA3 hanno riguardato quanto segue. Sono state riparate pile di dimensioni 1.50 m e diametro 50 cm e 2.30 m e diametro 50 cm, danneggiate in progetti di ricerca precedenti. Le riparazioni e rinforzi sono state effettuate, nel laboratorio del Dipartimento di Strutture di Roma Tre con calcestruzzo autocompattante, barre inox e fasce in composito di carbonio. Le armature nuove, nella zona di base dei pilastri, sono state saldate alle precedenti, tagliate per la sostituzione. Le staffe sono state sostituite con fasciature in FRP. Le pile così riparate sono state sottoposte a prove pseudo dinamiche.

21 Il calcestruzzo autocompattante utilizzato, è stato indagato, caratterizzandone il comportamento monotono e ciclico, mediante prove su cilindri con e senza fasciatura in FRP. Le barre di acciaio inox sono state anche esse caratterizzate mediante prove monotone e cicliche, calibrando i modelli di comportamento ciclico messi a punto dalla UR in precedenti studi. Si è completata la messa a punto della attrezzatura pseudo dinamica sviluppata dalla UR anche sulla base di precedenti finanziamenti. L attrezzatura è in grado di sviluppare forze orizzontali sino a 500KN e spostamenti di +/- 200 mm. 2.9 Task 9 (PREFAB): Comportamento e rinforzo di strutture industriali prefabbricate (Toniolo) Le attività delle Quattro UR coinvolte sono illustrate in questo paragrafo. Le interazioni tra le unità di ricerca UR sono caratterizzate da una costante interazione informale sia per che per via telefonica. Tra il coordinatore dell Obiettivo e i responsabili delle UR. Inoltre, due riunioni ufficiali (10/01/08, 29/05/08) con la partecipazione di alcuni membri dell associazione ASSOBETON si sono svolte con l intento di informare ciascuna UR dello stato avanzamento dei lavori. Le attività di ricerca di ciascuna UR sono riportate di seguito: UNINA-UNIMOL: I risultati ottenuti dalle prove per la determinazione del coefficiente di attrito cls-neoprene al variare dello sforzo assiale sono state interpretate mediante una formulazione analitica, la quale è stata confrontata con le altre presenti in bibliografia. Sono state, inoltre, progettate prove sperimentali allo scopo di quantificare i parametri di duttilità, resistenza e rigidezza che caratterizzano il comportamento sismico delle connessioni trave-pilastro correntemente impiegate nelle strutture prefabbricate; queste connessioni sono tipicamente costituite da due barre di acciaio annegate nel pilastro e nella trave o passanti la stessa o da altri dispositivi atti a garantire un comportamento pressoché a cerniera nel piano verticale della trave e un comportamento fisso nel piano verticale ortogonale alla trave. E stato descritto in maniera dettagliata il protocollo di prova; questo, caratterizzato dalla definizione del set-up, della storia di carico e dei dati di misura, è definito in modo da ottenere risultati il più possibile generali e consistenti con i modelli di analisi strutturale. I collegamenti progettati sono caratterizzati sia dall assenza che dalla presenza di soletta collaborante, questi ultimi propri dei collegamenti posti in corrispondenza di piani intermedi di edifici prefabbricati a più piani. Sono previsti test a taglio ed a flessione nella direzione longitudinale della trave. La storia di carico è sia monotona che ciclica; la prima è condotta fino allo spostamento ultimo, in modo da determinare in maniera dettagliata la curva scheletro ed i livelli di spostamento in corrispondenza dei quali condurre la prova ciclica. Le proprietà delle connessioni definite sperimentalmente saranno implementate in modelli numerici globali, al fine di definire la vulnerabilità sismica delle strutture prefabbricate. POLIMI-UNIBO: L attività sperimentali svolte dall UR POLIMI riguardano il tipico collegamento tegolo-trave con connessione a secco. Sono state eseguite prove monotone e cicliche a spostamento imposto secondo un protocollo di carico definito in concerto con le altre UR in occasione della riunione del L intento era di valutare la resistenza, duttilità e capacità dissipativa globale della connessione e suggerire possibili accorgimenti migliorativi. Sono state eseguite: - prove particolari riferite alla qualificazione dei connettori singoli inseriti tra due blocchi sovradimensionati e soggetti alla componente principale dell azione attesa nel contesto strutturale (4 prove sperimentali: 2 monotone, 2 cicliche); - prove locali riferite alla qualificazione della connessione compresa tra due porzioni significative di elementi a rappresentazione dell assetto in opera e soggetta alle rilevanti componenti dell azione (14 prove sperimentali: 6 monotone, 6 cicliche, 2 per misurare l attrito tegolo-neoprene-trave); Le attività numeriche sono state svolte da POLIMI e UNIBO. Si sono svolte dapprima analisi dinamiche lineari su alcune tipologie di edifici ritenuti critici (con riferimento alla catalogazione fatta nella prima parte del progetto) per poi indagare in maggior dettaglio attraverso analsi non lineari statiche (push-over) e dinamiche (time history) il comportamento a diaframma degli edifici in esame. Per le analisi dinamiche non lineare si sono utilizzati accelerogrammi reali opportunamente scalati in modo che la media fosse spettrocompatibile con lo spettro di progetto dell Eurocodice 8.

22 3. RISULTATI Nei paragrafi seguenti sono descritti i principali risultati ottenuti in ciascun Task. 3.1 Task 1 (MND): Metodologie non distruttive per la conoscenza delle strutture esistenti (Masi) I risultati ottenuti durante il terzo anno derivano essenzialmente dalla esecuzione ed elaborazione delle indagini sperimentali condotte in situ su strutture reali (UR UNIBAS, UNICAL, UNISA, IUAV) e in laboratorio su campioni appositamente realizzati (UR UNIBAS, UNISA), e dallo sviluppo di alcune procedure per la stima della resistenza del calcestruzzo in situ (UR UNIBAS) e per il trattamento delle incertezze nella determinazione delle caratteristiche delle strutture esistenti (POLIBA). Dettagli sui principali risultati ottenuti durante il secondo anno, come forniti da ogni UR, sono riportati nel seguito. UNIBAS: I principali risultati ottenuti durante il terzo anno derivano dal completamento del vasto programma sperimentale messo a punto e parzialmente realizzato nei primi due anni. Le indagini sono state condotte su elementi in c.a. (travi e colonne). Complessivamente sono state eseguite oltre 600 prove di tipo non distruttivo e 50 carotaggi. L analisi dei risultati ha mostrato un ampia variabilità della resistenza del calcestruzzo ottenuta sulle carote sia nell ambito dei singoli elementi sia nell ambito di differenti elementi estratti da uno stesso piano. Inoltre, è stata confermata la tendenza ad una elevata variabilità dei valori della velocità ultrasonica misurata con la tecnica per superficie. In considerazione di tali risultati, è stato accuratamente esaminato il ruolo di alcuni fattori che influiscono sulle proprietà del calcestruzzo in situ in modo da fornire alcune regole per selezionare opportunamente i punti in cui effettuare misure e prelievi. La procedura per la stima della resistenza del calcestruzzo in situ basata sul metodo Sonreb messa a punto negli anni precedenti è stata applicata ai risultati di prove distruttive e non distruttive confermando la sua maggiore capacità predittiva rispetto ad espressioni di letteratura. Essa richiede che la relazione tra la resistenza in situ del calcestruzzo e le misure non distruttive sia ricavata sperimentalmente per lo specifico calcestruzzo in esame. Riguardo al possibile rimaneggiamento conseguente all estrazione delle carote, i risultati hanno mostrato che la perdita di resistenza subita dalle carote è significativamente influenzata dalla resistenza originaria del calcestruzzo in situ, per cui l adozione di un unico valore del coefficiente per portare in conto il rimaneggiamento, come viene suggerito in letteratura, può fornire risultati non corretti. Al contrario, appare opportuno assumere valori di tale coefficiente, ottenuti nel corso della ricerca, che siano inversamente proporzionali alla resistenza della carota prelevata. Infine, utili indicazioni sono emerse circa l influenza del carotaggio sulla resistenza degli elementi strutturali indagati prima e dopo l esecuzione di eventuali interventi di ripristino, oltre che sull affidabilità della stima della resistenza locale del calcestruzzo ottenuta dalle carote rispetto alla resistenza in situ dell intero elemento strutturale. Alcuni dei risultati ottenuti dall UR UNIBAS nel corso del terzo anno del Progetto sono riportati nei seguenti lavori pubblicati su riviste o in atti di convegni nazionali: 1 Masi, A., Vona M., 2008, La stima della resistenza del calcestruzzo in situ: impostazione delle indagini ed elaborazione dei risultati, Progettazione sismica, Anno I, No. 1/2008, IUSS Press, ISSN Masi A., Vona M., Nigro D., Ferrini M., 2008, Indagini sperimentali per la stima della resistenza del calcestruzzo in situ basata su metodi distruttivi e non distruttivi, Convegno ReLUIS Linea 2, Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma, maggio Masi, A., 2008, Analisi di dati sperimentali per la stima degli effetti dell estrazione sulla resistenza di carote prelevate da strutture in c.a.. Convegno ReLUIS Linea 2, Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma, maggio UNISA: I risultati conseguiti dall UR UNISA nell ambito dell attività condotta per il task MND sono stati oggetto una recente pubblicazione e possono essere sintetizzati come segue: - le formulazioni disponibili in normativa e letteratura per la stima della resistenza del calcestruzzo a partire da quella delle carote estratte dalle membrature esistenti forniscono risultati piuttosto variabili e risultano non omogenee;

23 - malgrado la chiara storia di carico subita dalle membrature da cui sono state estratte le carote, non è possibile stabilire una correlazione stabile per la variabilità spaziale della resistenza: in alcuni casi i valori più bassi derivano dalle carote estratte dalla base delle colonne, laddove dovrebbe essere maggiore il livello di danneggiamento, in altri, invece, la variabilità spaziale della resistenza risulta più articolata derivando pure dalla iniziale variabilità dovuta ai fenomeni di segregazione derivanti dal processo costruttivo; - nonostante la membratura risulti fessurata e danneggiata, i risultati delle prove ultrasoniche sono affetti da dispersioni minori rispetto a quelli delle carote a causa della natura discreta delle fessure sviluppatesi nel calcestruzzo; - i valori di velocità desunti da prove ultrasoniche condotte in riflessione risultano mediamente pari al 75% di quelle svolte in trasparenza; - le prove sclerometriche, confermando la sostanziale assenza di una chiara dipendenza spaziale dei valori di R c, forniscono valori della dispersione dei risultati in linea con quella derivante dai metodi distruttivi. UNICAL: In questo terzo anno di attività di ricerca sono stati raggiunti i seguenti risultati, come da cronoprogramma previsto a inizio ricerca: ampliamento dei dati sperimentali raccolti nei tre anni di ricerca da utilizzare nella successiva elaborazione statistica, con l esecuzione in situ di prove non distruttive e semi-distruttive su strutture in c.a. esistenti di nuova e/o meno recente realizzazione; elaborazione, al fine della valutazione della resistenza del calcestruzzo, dei valori ricavati attraverso l utilizzo, per le prove non distruttive, del Metodo Sonreb, e, per quelle semi-distruttive, di alcune delle formulazioni presenti in letteratura; raccolta sintetica dei risultati ottenuti dalle elaborazioni di cui sopra; pubblicazioni: 1 R.S. Olivito, G. Spadea, A. Carrozzini, A.R. Spadafora, Strutture esistenti in cemento armato: controlli e verifiche mediante tecniche non distruttive. Atti del convegno Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in cemento armato, Roma, Novembre, 2008, E. Cosenza, G. Manfredi, G. Monti editors, Polimetrica International Scientific Publischer, ISBN , pp R.S. Olivito, G. Spadea, A. Carrozzini, A.R. Spadafora, Controlli non distruttivi di un edificio in cemento armato in fase di realizzazione, Report 272, Dipartimento di Strutture, Università della Calabria, Facoltà di Ingegneria, Novembre G. Spadea, M. Caridi, A.R. Spadafora, Valutazione della vulnerabilità sismica di un edificio scolastico esistente mediante esecuzione di controlli non distruttivi, Report 281, Dipartimento di Strutture, Università della Calabria, Facoltà di Ingegneria, Novembre POLIBA: L analisi della gestione delle incertezze nella determinazione delle caratteristiche dei materiali e più in generale delle strutture esistenti nel loro complesso è stata ulteriormente approfondita. L approccio alternativo basato sulle variabili fuzzy è stato inserito organicamente su di una base matematica assiomatica completa recentemente sviluppata dal Prof. Liu. Il suo utilizzo ha permesso di sviluppare una metodica per l utilizzo contemporaneo di differenti forme matematiche delle variabili incerte. Tale metodica ha permesso di sviluppare un codice per l implementazione di tale metodica alla caratterizzazione di una generica variabile incerta per cui siano diponibili informazioni sotto differente natura, dalle prove sperimentali in numero tale da giustificare pienamente una caratterizzazione statistica sino al puro giudizio. Oltre a tale sofware sono stati prodotti i seguenti lavori: 1 Marano G.C.; G. Quaranta; Mezzina M. (2008). Fuzzy Time-Dependent Reliability Analysis of RC Beams Subject to Pitting Corrosion. ASCE - JOURNAL OF MATERIALS IN CIVIL ENGINEERING (ISSN: ), vol. 20(9); p. 1-10; 2 Marano G., G. Quaranta, M. Mezzina. (2008). Analisi fuzzy della durabilità di strutture in cemento armato soggette ad attacchi di cloruri. INDUSTRIA ITALIANA DEL CEMENTO (ISSN: ) vol. 2, pp ; 3 G.C. Marano, G. Quaranta and M. Mezzina, Hybrid technique for partial safety factors calibration, Convegno Nazionale RELUIS- Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma Giugno, 2008; 4 G.C. Marano, E. Morrone and M. Mezzina, Approccio ibrido fuzzy per l integrazione e l interpretazione delle prove non distruttive, Convegno Nazionale RELUIS- - Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma Giugno, 2008 IUAV: L UR IUAV ha definito operativamente il telaio ideale che costituisce la struttura sismicamente primaria nella direzione dei solai, nel caso degli Edifici aventi struttura in c.a. e sotto-sistema strutturale

24 costituito da telai uni-direzionali (vani scale e ascensori inessenziali). Il telaio ideale consegue alle indagini geometriche e meccaniche condotte in situ specifiche all edificio analizzato. In base al livello di conoscenza attinto, un traverso fittizio viene associato a ciascun campo di solaio e un nodo trave-pilastro fittizio viene associato a ciascun attacco tra il solaio e la trave del telaio che lo supporta. Questa associazione definisce la carpenteria del cls e le armature d acciaio del telaio fittizio (travate e pilastrate). Dunque, tra i risultati vi sono i dati geometrici e meccanici essenziali da acquisire in situ, per attingere il livello minimo di conoscenza atto a definire tale telaio ideale, nonché indicazioni su quali informazioni ottimizzare per massimizzare il livello di conoscenza e quindi minimizzare la deviazione standard dei parametri che definiscono tale telaio. Ulteriori risultati riguardano la definizione delle curva di capacità delle travi dei telai, riportante in ascissa la rotazione torsionale e in ordinata il momento torcente della trave (che diventa flettente per il solaio). Siccome la capacità torsionale delle travi dei telai può essere inadeguata per quella che rappresenta una funzione in ordine alla quale la trave stessa non era stata progettata, questo task ha anche fornito indicazioni su come incrementare tale capacità e su come quantificare l incremento di capacità ottenuto con l intervento. 3.2 Task 2 (FC): Calibrazione dei Fattori di Confidenza (Monti) UNIROMA1: Il metodo proposto e l equazione sviluppata per il calcolo dei FC è stata testata su numerosi casi simulati e su prove eseguite su edifici esistenti. I test simulati hanno dimostrato che i valori medi ottenuti applicando l equazione proposta si discostano molto poco dai valori esatti, mentre i test condotti sugli edifici reali mostrano come i valori ottenuti per i FC riflettano appropriatamente l affidabilità delle informazioni. I risultati di questo lavoro sono stati pubblicati in: Monti, G., Alessandri, S., Goretti, A., Sbaraglia, L., Sforza, G. (2006). Metodi non distruttivi: livelli di conoscenza e fattori di confidenza. Convegno Nazionale Sperimentazione su Materiali e Strutture. Venezia 6-7 Dicembre Monti, G., Alessandri, S., Goretti, A., (2007). Livelli di conoscenza e fattori di confidenza. XII Convegno ANIDIS, L ingegneria sismica in Italia. Pisa Giugno UNINA: L incertezza nei dettagli strutturali può influenzare notevolmente la stima dell affidabilità strutturale. E stato dimostrato che la presenza di tali incertezze può portare ad un aumento sia della mediana che della deviazione standard della prestazione strutturale globale. Tale conclusione, nell ambito dell approccio di normativa, in cui i fattori di confidenza vengono applicati ai valori medi delle resistenze dei materiali, mette in evidenza l importanza di calibrarli invece rispetto al comportamento globale della struttura. Ai fini di caratterizzare le distribuzioni di probabilità per i parametri relativi ai dettagli strutturali, è fondamentale costruire le distribuzioni di probabilità a priori sulla base delle informazioni disponibili prima di condurre le prove. E stato dimostrato come si può organizzare un piccolo elenco dei possibili difetti strutturali, in cui per ciascun difetto, è stato preparato il set dei possibili valori ed i loro relativi pesi. Inoltre, è stato compilato un piccolo questionario indirizzato ai professionisti del settore. Esso è utile per la redazione di un database più esteso al fine di costruire le distribuzioni di probabilità a priori dei difetti. Utilizzando i risultati delle prove in-situ all interno di una metodologia di aggiornamento bayesiana, è stato evidenziato come, con un numero limitato di prove, è possibile migliorare le stime delle proprietà meccaniche dei materiali e della stessa affidabilità strutturale. Infine, è stata proposta una definizione alternativa del fattore di confidenza come il fattore per cui dividere i valori medi delle proprietà dei materiali al fine di arrivare ad un valore del rapporto domanda capacità con una prefissata probabilità di superamento (e.g., 5%, 1%). Per il caso studiato, è stato rivelato un certo grado di consistenza tra i valori del fattore di confidenza definiti secondo la normativa e quelli calcolati secondo la definizione alternativa. Infine, è stato proposto un metodo semplice molto efficiente che, basandosi su un numero limitato di analisi strutturali, riesce a riprodurre la distribuzione di probabilità per il parametro rappresentativo del comportamento strutturale. Pubblicazioni Jalayer F., Iervolino I., Manfredi G. Structural Modeling Uncertainties and their Influence on Seismic Assessment of Existing RC Structures, sotto revisione, Structural Safety, Jalayer F., Iervolino I., Manfredi G. Aggiornamento Bayesiano dei Parametri di Modellazione Strutturale e dell Affidabilità Sismica degli Edifici Esistenti in C.A., Atti di Convegno: Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in cemento armato, Roma Maggio 2008.

25 Jalayer F., Iervolino I., Manfredi G. Influenza dei Parametri di Modellazione e dell incertezza Associata nella Valutazione Sismica di Edifici Esistenti in Cemento Armato, Atti del convegno: ANIDIS 2007, Pisa giugno Jalayer, F., Iervolino, I., Manfredi G. Bayesian Updating of the Reliability of Existing RC Structures Based on the Inspection Results, 14 World Conference on Earthquake Engineering, Pechino ottobre, Jalayer, F., Iervolino, I., Manfredi, G. Using Markov Chain Monte Carlo Simulation for Robust Reliability Assessment of Existing Structures Based on Inspection Results, Atti del convegno: ECCOMAS 08, Venezia 1-4 Luglio, Jalayer, F., Iervolino, I., Manfredi, G. Structural Modeling Parameter Uncertainties and their Influence on Seismic Reliability of an Existing RC Structure, Atti del convegno: COMPDYN 2007, Creta Giugno, Task 3 (IRREG): Valutazione del comportamento non lineare degli edifici con particolare riferimento a edifici irregolari (Monti, Spacone) UNIROMA1: I prodotti principali, risultato dell attività di ricerca della U.R. UNIROMA1, possono essere identificati nei seguenti: il capitolo intitolato Applicazione: descrizioni dei tre edifici e contributi significativi ad altri due capitoli intitolati Irregolarità e Valutazione della capacita delle linee guida preparate dal Task group 3 sull utilizzo delle analisi non lineari per la valutazione sismica degli edifici esistenti in c.a.; tre articoli dal titolo Seismic behavior of single-story asymmetric-plan buildings under uniaxial excitation, A simplified pushover method for evaluating the seismic demand in asymmetric-plan multi-storey buildings e Linee guida per le analisi non-lineari di edifici esistenti in cemento armato pubblicati rispettivamente sulla rivista internazionale Earthquake Engineering and Structural Dynamics e negli atti del 14th World Conference on Earthquake Engineering di Pechino e del congresso tenuta a Roma Valutazione e Riduzione della Vulnerabilità Sismica di Edifici Esistenti in c.a. UNICH: Per quanto riguarda i filoni di ricerca sopra elencati: a) Le analisi nonlineari sugli edifici regolari ed irregolari progettati e distribuiti da UNIROMA1 hanno evidenziato l importanza dello smorzamento per le analisi dinamiche nonlineare. In particolare, al crescere del dettaglio dei modelli isteretici, minore deve essere lo smorzamento; b) Le analisi di sensitività sono state svolte con un approccio probabilistico basato su un metodo sviluppato nel quadro del PEER (Pacific Earthquake Engineering Research Center). Fra i parametri che influenzano l incertezza dei risultati, gli accelerogrammi di input sono di gran lunga il parametro più sensibile, seguiti dallo smorzamento. Confronti fra metodi di spettro compatibilità nordamericani ed europei mostrano ancora grande incertezza sulla scelta degli accelerogramm; c) La domanda strutturale al variare dell angolo di incidenza del sisma varia considerevolmente per accelerogrammi naturali, meno con quelli generati. Tuttavia, applicare gli accelerogrammi secondo gli assi principali della struttura non fornisce necessariamente la direzione più sfavorevole. Quanto al numero di accelerogrammi, si propongono numeri di accelerogrammi diversi da quelli del EC8 per poter usare valori medi; d) E in via di completamento il documento sulle analisi nonlineari. UNIFI: I risultati relativi allo studio della risposta non lineare di strutture irregolari in pianta hanno consentito di differenziare con chiarezza il comportamento delle strutture intelaiate da quello delle strutture a pareti, queste ultime caratterizzate da elevati valori del raggio di inerzia delle rigidezze e delle resistenze. Per le prime gli effetti torsionali sono maggiori in campo lineare rispetto a quello non lineare; al contrario, per le strutture a pareti gli effetti torsionali si amplificano in campo non lineare. Per quanto concerne la valutazione semplificata del rapporto fra le frequenze disaccoppiate e dell eccentricità statica per edifici multipiano, si è riscontrato, con riferimento ad alcuni casi di studio, che è possibile adottare metodi semplificati di facile utilizzo in campo professionale con risultati molto prossimi a quelli ottenuti con complessi metodi presenti in letteratura. Per quanto concerne, infine, lo studio dell adeguatezza dell analisi pushover modificata secondo il metodo proposto da Fajfar per gli edifici irregolari in pianta, si è innanzitutto mostrato che tale procedura è attendibile, e comunque cautelativa, nel caso di edifici a struttura intelaiata, mentre risulta non affidabile nel caso di edifici a pareti. Nel caso di edifici intelaiati, i casi di studio esaminati hanno evidenziato che, complessivamente, l analisi pushover modificata fornisce risultati comunque cautelativi rispetto a quelli ottenuti con analisi dinamica non lineare, cogliendo anche il meccanismo di collasso.

26 UNINA: I risultati delle analisi sull edificio di Londa confermano quanto osservato per altri edifici esistenti in c.a., vale a dire che la rottura a taglio negli edifici esistenti, non progettati secondo principi quali la gerarchia delle resistenze e il capacity design, risulta essere determinante. Infatti, il telaio analizzato, se considerato nel solo comportamento flessionale, risulterebbe verificato sia allo Stato Limite di salvaguardia della Vita che allo Stato Limite di Collasso, risultando la capacità maggiore della domanda. Tuttavia, effettuando le stesse analisi su un modello che tenga conto della reale capacità resistente del telaio e, quindi, l eventualità di crisi per taglio, emerge chiaramente che la struttura va in crisi quando essa è ancora quasi in campo elastico e, quindi, molto prima della crisi duttile flessionale. Conseguentemente, l obiettivo dell adeguamento sismico di tale telaio dovrebbe essere quello di aumentare la resistenza a taglio delle sezioni in modo da eliminare il collasso fragile dello stesso e soddisfare, quindi, i moderni criteri normativi per le costruzioni in zona sismica che impongono meccanismi di tipo duttile. Relativamente ai telai caratterizzati da irregolarità della resistenza in elevazione, tutti i telai analizzati sono largamente verificati allo Stato Limite Ultimo e di Collasso, considerando sia le analisi statiche che quelle dinamiche non lineari; conseguentemente essi esibiscono un comportamento regolare. Ciò è dovuto anche all applicazione della regola del capacity design trave pilastro, che l EC8 prescrive anche per telai progettati in accordo con le regole della Classe di Duttilità Media. Inoltre è stato osservato che i due metodi considerati per la valutazione della resistenza di piano forniscono risultati simili. Infine, il limite di regolarità di variazione della sovraresistenza tra piani adiacenti pari al 20%, fornito dalla norma Italiana e da alcuni autori in accordo alle analisi fatte su telai alla Grinter, sembra essere troppo basso. UNIBO: I risultati raggiunti dalla U.R. UNIBO possono essere sintetizzati come segue: è stata individuata l espressione di un fattore correttivo che, in dipendenza dall impegno plastico richiesto al baricentro della struttura, consente di estendere l utilizzo del parametro strutturale sintetico ALPHA (identificato nell ambito delle attività del secondo anno come in grado di catturare l essenza della risposta torsionale di tali sistemi) anche allo studio di strutture a comportamento non lineare; sono state individuate delle soluzioni in forma chiusa che, in funzione di pochi parametri strutturali, forniscono l incremento di deformazione (richiesto dall input sismico) di sistemi caratterizzati da eccentricità rispetto a sistemi non eccentrici (rapporto tra la massima deformazione indotta dal sisma nel lato flessibile in sistemi eccentrici e la massima deformazione indotta dal sisma in sistemi non eccentrici corrispondenti); sono state individuate delle soluzioni in forma chiusa che, in funzione di pochi parametri strutturali, forniscono l eccentricità correttiva da utilizzarsi in analisi di tipo push-over. Tale eccentricità correttiva è da intendersi come correzione all eccentricità fisica del sistema volta alla stima, mediante analisi di tipo statico, della risposta torsionale dinamica di sistemi eccentrici; sono state individuate delle soluzioni in forma chiusa che, in funzione di pochi parametri strutturali, forniscono la sensibilità dei sistemi eccentrici a sviluppare risposte rotazionali, così come la sensibilità di sistemi dinamici agli effetti dell eccentricità accidentale; le numerose simulazioni numeriche sviluppate hanno mostrato come tali formulazioni analitiche siano in grado di fornire una buona stima dell effettivo comportamento dinamico di sistemi eccentrici così come valutate mediante analisi dinamiche di tipo time-history lineari e non. IUAV: Relativamente alle analisi statiche non-lineari condotte con Sap2000, sono state effettuate le seguenti modellazioni. a) Con cerniere tipo FEMA PMM in tutte le estremità dei pilastri e M3 in tutte le estremità delle travi. Queste analisi hanno riscontrato una moderata capacità del programma di seguire l avanzamento del sistema strutturale in campo non-lineare. Tra le maggiori inefficienze, si segnala la non-convergenza in corrispondenza dell attivazione delle prime plasticizzazioni. Nei casi in cui il codice riesce a far raggiungere spostamenti elevati al sistema strutturale modellato, inoltre, non sempre le cerniere plastiche si sono rivelate capaci di seguire la relazione momento-rotazione assegnata. Questa inefficienza rimane anche modificando drasticamente le tolleranze relative al giudizio di convergenza. Una migliore convergenza è stata ottenuta in alcuni casi attivando l opzione Auto subdivide line object at hinges, la quale suddivide l elemento finito in più elementi a una sola cerniera. Questa opzione ingenera però talune incertezze. b) Con cerniere tipo FEMA PM in tutte le estremità dei pilastri e M3 in tutte le estremità delle travi. Queste analisi hanno ottenuto una migliore convergenza del procedimento in alcuni casi, quantunque con l onere aggiuntivo di dover considerare modelli diversi a seconda della direzione della forzante sismica. Un ulteriore svantaggio di questo modo di procedere è la sua perdita di significato nel caso in cui, nei pilastri, il momento flettente in una direzione non sia largamente preponderante rispetto al momento flettente nell altra direzione. c) Con cerniere a fibre tipo PMM predefinite in tutte in tutte le estremità dei pilastri e delle travi. Queste analisi

27 Rot. alla corda/rot. plastica cerniera Rot. alla corda/rot. plastica cerniera Momento Estr. 1 (knm) Momento Estr. 2 (knm) Momento flettente (knm) Momento flettente Rotazione alla corda Rotazione alla corda 1.95 m Forza (F, kn) Forza (F, kn) hanno presentato problemi di convergenza dello stesso tipo di quelli precedentemente segnalati. Di seguito si riportano alcune figure che mostrano la sensibile dipendenza dei risultati dalle opzioni numeriche P USHOVER MODO 1 negativo PUSHOVER MODO 2 negativo PMM PMM Auto Subdivide PM PM Auto Subdivide Spostamento (delta, mm ) PMM PMM Aut o Subdivide PM PM Auto Subdivide Spostamento (delta, mm) y y G = (7.75,7.75) m G = (7.75,7.75) m 75 G G F 1.78 m 5.40 m 70 x F x 25 Influenza del tipo di cerniera plastica e delle opzioni adottate in SAP. Di seguito, alcuni risultati (in corso di pubblicazione) ottenuti con la post-processione messa a punto in ambiente Mathcad. Rotazione plastica cerniera Rotazione plastica cerniera 200 Estremo 1 (base) 200 Estremo 2 (testa) 0.2 Estremo 1 (base) Estremo 2 (testa) Rotazione alla corda Rotazione alla corda Risultati in uscita da SAP2000 relativi a un pilastro (piano terra), edificio a L Rotazione plastica cerniera Rot. alla corda Rot. plast ica Rotazione plastica cerniera Rot. alla corda Rot. plastica Valutazione della rotazione rispetto alla corda. Estremo 1 (base) 2.5 Estremo 2 (testa) 200 Luce di taglio estr Luce di taglio estr Rotazione plastica cerniera Rotazione plastica cerniera Influenza della deformazione elastica Luce di taglio/lunghezza Luce di taglio Luce di taglio/lunghezza

28 Capacità di rotazine Passo 0.05 Capacità di rotazione alla corda j j u1 j Estr. 2 Estr. 1 Passo Capacità di rotazione alla corda 3 4.u2 j j.ds j j j j j.ds Rotazioni alla corda Rotazione alla corda estr. 1 Rotazione alla corda estr. 2 Cap. (DS) rotazione alla corda estr. 1 Cap. (DS) rotazione alla corda estr. 2 DS Confronto domanda/capacità 42 UNICT: I risultati ottenuti dall U.R. UniCT consistono innanzitutto in un programma di calcolo costituito da routine in Visual Basic Express, che consentono: la generazione automatica di schemi spaziali monopiano costituiti da elementi resistenti a comportamento elastico-perfettamente plastico disposti in due direzioni ortogonali, con rigidezze e resistenze tali da fornire un sistema che presenta i valori richiesti dei parametri globali (valore totale di rigidezza e resistenza, loro raggio d inerzia, posizione dei loro centri e del centro di massa); l effettuazione di analisi pushover con una assegnata direzione della forza orizzontale (non necessariamente coincidente con quella di un asse) ed un dato punto di applicazione C; l effettuazione di analisi dinamiche non lineari in risposta ad assegnati accelerogrammi; l individuazione delle eccentricità correttive necessarie per garantire una corretta corrispondenza tra questi due tipi di analisi. Ulteriori risultati del lavoro svolto sono diagrammi che mostrano la relazione tra caratteristiche del sistema ed eccentricità correttive e l individuazione dei parametri che definiscono una relazione lineare che approssima adeguatamente quella reale. Tale relazione può essere utilizzata ai fini progettuali per definire i valori delle eccentricità correttive da utilizzare in un caso generico. Questi risultati sono stati descritti nel lavoro, presentato al 5 workshop europeo sul comportamento sismico di strutture irregolari e complesse (EWICS) tenuto a Catania nel settembre 2008: M. Bosco, A. Ghersi, E.M. Marino, Eccentricities for the evaluation of the seismic response of asymmetric buildings by nonlinear static analysis. Infine, è stato prodotto, in collaborazione con altre U.R., un capitolo riguardante le problematiche legate alla mancanza di regolarità strutturale, nell ambito di un documento più vasto sulla verifica sismica di edifici esistenti. UNISA: I risultati conseguiti dalla U.R. di UniSA nell ambito del task IRREG sono stati oggetto di diverse pubblicazioni presentate in convegni nazionali ed internazionali e possono essere sintetizzati come segue: - per quanto attiene all esame comparato dei modelli di capacità di membrature esistenti in c.a. si osserva che i limiti generalmente suggeriti nella letteratura scientifica per la definizione in termini di interstorey drift corrispondono generalmente valori di rotazioni della corda o rotazioni plastiche maggiori rispetto a quelli indicati come limite nelle normative europee ed americane, rispettivamente; inoltre, le due formulazioni in termini di rotazione della corda proposte da Eurocodice 8 risultano spesso in notevole disaccordo tra di loro risultando quella di natura empirica mediamente meno conservativa di quella basata sulle curvature al limite ultimo e di snervamento; - i metodi di analisi statica non lineare (pushover) delle strutture in c.a. risultano generalmente accurati per la valutazione degli spostamenti sommitali in strutture regolari, mentre per quelle irregolari sono necessarie correzioni sostanziali delle previsioni di spostamento ottenute tramite metodo non-lineare di tipo mono-modale; in ogni caso la previsione degli interstorey drifts basata su analisi pushover si rivela spesso non conservativa anche nel caso di strutture regolari; - è stata proposta una metodologia di costruzione delle curve di fragilità e di calcolo della probabilità di raggiungimento di un dato Stato Limite basata sul applicazione del Metodo N2 modellando la domanda tramite spettri naturali che consentono di riprodurre la variabilità del risultato rispetto alla registrazione accelerometrica considerata senza condurre esplicitamente analisi dinamiche nonlineare, assai più dispendiose sul piano computazionale.

29 3.4 Task 4 (MIX): Valutazione e rinforzo di edifici misti (Manfredi) Le principali conclusioni desunte dal terzo anno di attività possono essere riassunte come segue. La ricerca della Unità UNINA ha messo in luce i problemi principali ricorrenti nelle analisi non lineari della modellazione degli edifici misti. Ancora, particolare attenzione è stata dedicata alla distribuzione dell azione sismica tra elementi di tecnologia differente ed i risultati delle analisi sull edificio misto 3D con i muri perimetrali ed i telai interni in c.a. hanno messo in risalto il ruolo fondamentale della muratura nel resistere alle azioni orizzontali mentre un importante incremento in termini di spostamento può essere offerto dai telai in c.a. Tale ricerca ha evidenziato come la capacità offerta dall edificio misto ad opporsi al sisma è superiore nel caso in cui si incrementi la rigidezza degli elementi in c.a.. La maggiore rigidezza degli elementi in c.a. è tale da essere significativa ai fini della ripartizione dell azione sismica già in ambito lineare per poi proseguire anche in ambito non lineare. Dalle analisi è emerso che all incrementarsi della rigidezza dei telai interni in c.a. si ha un doppio effetto benefico, in quanto da un lato aumenta il massimo tagliante sostenibile dall edificio e dall altro decresce l aliquota dell azione sismica sostenuta dalle pareti in muratura. In ultimo è stato evidenziato l importante ruolo svolto dal solaio nel ripartire l azione sismica tra gli elementi resistenti verticali e l attenzione che occorre porre affinché il solaio svolga questa sua funzione per non andare incontro a comportamenti fortemente indesiderati dell edificio. Per quanto riguarda la Unità UNIROMA1 i risultati dell attività di ricerca possono essere riassunti come segue. Per quanto concerne il primo modello, è risultato che l accoppiamento telaio-pannello determina un generale peggioramento delle condizioni statiche della parete muraria. Infatti, il taglio alla base portato dal sistema misto è inferiore al taglio portato dalla parete singola almeno fin tanto che il contributo del telaio è grossomodo inferiore al 15-20%. È emerso, inoltre, che, in presenza di collegamenti inefficaci con le strutture murarie, i pilastri si plasticizzano alla base ed in sommità. Ciò suggerisce di verificare tali elementi considerando le azioni sismiche derivanti dai carichi verticali ad essi pertinenti. Viceversa, tenendo conto che con collegamenti adeguati si ha una trasmissione pressoché totale delle azioni alle pareti murarie, sembra opportuno verificare queste ultime alle azioni orizzontali prevedendo un contributo limitato, o addirittura nullo, degli elementi in c.a. Le analisi effettuate sul modello tridimensionale hanno messo in luce le difficoltà connesse alla modellazione della muratura e dei collegamenti (travi-muratura, solaio-muratura) e la forte dipendenza del comportamento complessivo dalla efficacia dei collegamenti stessi. Hanno, inoltre, evidenziato, il ruolo prevalente della resistenza a trazione della muratura rispetto ad altri parametri di tipo meccanico nel comportamento sotto azioni orizzontali. Infine, il confronto tra la struttura mista e quella interamente in muratura ha mostrato che, nonostante il quadro fessurativo si sviluppi per entrambe nello stesso modo, il massimo taglio alla base nella prima è circa la metà di quello ottenuto nella seconda, essendo il contributo dei telai non superiore al 3%. La descrizione delle analisi ed i risultati sono riportati nelle seguenti pubblicazioni: Liberatore L., Tocci C. (2008). Analisi non lineari su modelli semplificati per la valutazione della risposta sismica di edifici misti muratura-c.a. Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a. Roma Maggio MIX-04. Liberatore L., Tocci C., Masiani R. (2008). Non linear analyses for the evaluation of seismic behaviour of mixed r.c.-masonry structures Seismic Engineering International Conference commemorating the 1908 Messina and Reggio Calabria Earthquake (MERCEA 08), Reggio Calabria 7-11 Luglio. T1_A_198 Nardone F., Verderame G.M., Prota A., Manfredi G. (2008). Analisi comparativa su edifici misti C.A.- Muratura. Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a. Roma Maggio MIX Task 5 (TAMP): Influenza della tamponatura sulla risposta strutturale (Papia) Le analisi numeriche condotte presso l U.R. 04 (Roma 1) hanno consentito di confermare e quantificare i seguenti prevedibili effetti: 1) La risposta strutturale di edifici progettati per soli carichi verticali è fortemente influenzata dall irregolarità nella distribuzione di rigidezza e resistenza dovuta all inserimento di elementi di tamponamento. Se la distribuzione della tamponatura è continua lungo tutta l altezza dell edificio si riscontrano effetti positivi, che possono salvaguardare la stabilità degli edifici anche a fronte di terremoti significativi. Viceversa, l assenza di tamponature soltanto nel livello del piano terreno (piano soffice) determina una concentrazione delle sollecitazioni e degli spostamenti, distribuzione sfavorevole delle plasticizzazioni ed elevate richieste locali di deformazione anelastica, diminuendo la capacità globale di dissipazione di energia. 2) Nel caso di edifici progettati con criteri antisismici l effetto delle irregolarità è meno

30 marcato e la stabilità strutturale è meno compromessa dalla presenza del piano non tamponato. 3) La presenza di un piano non tamponato a livelli superiori dell edificio causa un maggiore effetto sulla risposta sismica. Infatti, ai piani superiori il rapporto tra resistenza dei pilastri e resistenza della tamponatura è minore di quello dei piani inferiori; l incremento di spostamento di interpiano, dovuto all assenza della tamponatura al piano stesso, è, quindi, più significativo. Le analisi pushover condotte presso l U.R. 10 (Chieti), sono state rivolte a due diverse tipologie di telai tamponati, l una con tamponatura forte, l altra con tamponatura debole. Tale scelta era motivata dali obiettivo di valutare la capacità del modello di puntone diagonale utilizzato di cogliere risultati dedotti sperimentalmente in condizioni nettamente differenti. La conclusione più significativa è che il modesto numero di parametri con i quali il modello proposto dalle FEMA definisce il puntone diagonale, se da un canto semplifica le analisi numeriche, dall altro non consente di cogliere alcuni meccanismi di collasso prodotti da effetti locali, che possono risultare decisivi ai fini della sicurezza globale della struttura. La sperimentazione condotta presso l U.R. 15 (Palermo) ha fornito utili indicazioni sulla risposta ciclica di maglie di telai in c.a. tamponate. In sintesi, le più significative sono le seguenti: - qualunque sia il tipo di tamponamento (almeno per le tipologie considerate) i cicli forza laterale-spostamento presentano un caratteristico effetto di pinching dovuto al fatto che la ripresa di resistenza da parte del pannello fessurato interviene dopo la chiusura delle fessure, nel corso della quale si esercitano quasi esclusivamente reazioni attritive e di ingranamento; questo effetto è evidentemente consentito dal confinamento esercitato dal telaio di contorno; - il contributo di resistenza laterale offerto dal pannello può essere dedotto dalle prove di carico diagonale effettuate sui muretti rappresentativi del tamponamento, tenendo conto della ridotta superficie di contatto telaio-tamponamento, dovuta alla limitata resistenza a trazione della malta (in assenza di specifici connettori); - la muratura di calcarenite e quella in blocchi di cls alleggerito forniscono cicli isteretici significativamente dissipativi rispetto a quelli ottenuti utilizzando tamponamento in laterizi, sia perché la maggiore duttilità in compressione implica quadri fessurativi più diffusi, sia perché i fenomeni di schiacciamento locale per i primi due materiali sono assai meno evidenti: il collasso globale dei tamponamenti in laterizio è sempre preceduto da rotture fragili in corrispondenza degli spigoli ed esplosione delle cartelle laterali dei laterizi nella zona centrale del pannello; - nel collasso globale della maglia tamponata si individuano generalmente tre stadi: rotture locali nel pannello di tamponamento (più o meno evidenti come sopra specificato); rottura a taglio della muratura con scorrimento lungo i letti di malta; rottura per flessione e taglio delle colonne del telaio. Relativamente alla modellazione, ci si limita qui a sottolineare che il ciclo isteretico definito per il puntone diagonale equivalente proposto è caratterizzato da sei parametri che la sperimentazione effettuata ha consentito di calibrare. Per quanto riguarda le prove condotte sull edificio tamponato (U.R. 02 Pavia), le registrazioni effettuate e i quadri fessurativi rilevati hanno consentito significative valutazioni sul contributo offerto dai tamponamenti e fornito utili indicazioni sulla possibilità di riprodurre le risposte rilevate attraverso la modellazione. Il dato di sintesi più rilevante può ottenersi dal confronto tra la resistenza osservata per la struttura tamponata e quella dedotta dalle prove pseudo-dinamiche effettuate a Ispra sulla struttura non tamponata: la presenza dei tamponamenti esterni ha consentito di sopportare un accelerazione di picco alla base di 0.54g, pari a circa 3 volte il valore di PGA (equivalente) delle prove pseudo-dinamiche (0.2 g). I risultati ottenuti dalla U.R. 17 Roma 3 hanno evidenziato che i modelli a tre bielle si sono dimostrati utili per lo studio del comportamento locale dei pilastri in presenza di degradazione per taglio. I modelli a una singola biella danno risultati equivalenti, se interessati alla mera risposta in spostamento della struttura. E possibile ricavare le caratteristiche delle bielle simulanti i pannelli a partire dalle caratteristiche dei componenti malta e blocchi di laterizio. Inoltre, è stato messo a punto un metodo di progetto dei controventi dissipativi. Con tale metodo è possibile determinare le dimensioni dei controventi che consentono di soddisfare gli obbiettivi di progetto in termini di limitazione dello spostamento interpiano. Per quanto riguarda l attività sperimentale complessivamente svolta in questo terzo anno, alcuni maggiori dettagli sono forniti in ALLEGATO, sotto forma di documentazione fotografica e riproduzioni degli schemi di prova; relativamente all attività di ricerca complessivamente svolta nel triennio, essa è ampiamente descritta nel Report finale (circa 200 pagine), che sarà reso disponibile entro la scadenza fissata dai coordinatori della Linea 2; per quanto riguarda le pubblicazioni prodotte nell anno 2008, vale l elenco di seguito riportato: 1. Amato G., Cavaleri L., Papia M. (2008). Caratterizzazione meccanica di pannelli di tamponamento per la identificazione di puntoni equivalenti nell analisi di strutture intelaiate. In Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in cemento armato, E.Cosenza, G. Manfredi, G. Monti editori, Polimetrica Int. Scientific Publisher,Monza-Milano, ISBN , pp Colajanni P., Impollonia N., Papia M. (2008). Effetti delle incertezze nella modellazione dei tamponamenti sull efficacia dei criteri di progettazione in telai in c.a.. In Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in cemento armato, E. Cosenza, G. Manfredi, G. Monti editori, Polimetrica Int. Scientific Publisher, Monza-Milano, ISBN , pp

31 3. Decanini L.D., Liberatore L. (2008). Il ruolo delle tamponature nella risposta sismica delle strutture intelaiate. In Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in cemento armato, E. Cosenza, G. Manfredi, G. Monti editori, Polimetrica Int. Scientific Publisher, Monza-Milano, ISBN , pp Lanese I., Nascimbene R., Pavese A., Pinho R. (2008). Simulazioni numeriche di un telaio 3D tamponato in supporto di prove dinamiche su tavola vibrante. In Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in cemento armato, E. Cosenza, G. Manfredi, G. Monti editori, Polimetrica Int. Scientific Publisher, Monza-Milano, ISBN , pp Amato G., Cavaleri L., Fossetti M., Papia M. (2008). Infilled frames: influence of vertical loads on the equivalent diagonal strut model. Proceedings of the 14th World Conference on Earthquake Engineering (14WCEE), Beijing, October CD-ROM, Paper ID: Borzi B., Crowley H., Pinho R. (2008). The influence of infill panels on vulnerability curves for RC buildings. Proceedings of the 14th World Conference on Earthquake Engineering (14WCEE), Beijing, October CD-ROM, Paper ID: I risultati dell attività svolta nel secondo semestre di questo terzo anno, presentati per esteso nel Report finale, sono in fase di elaborazione per una possibile pubblicazione su riviste o atti di Convegni pertinenti. 3.6 Task 6 (SCALE): Comportamento e rinforzo di scale in c.a. (Cosenza) L analisi critica dei manuali, libri e normative ha evidenziato una chiara evoluzione della soluzione progettuale delle scale negli anni dovuta all incremento delle conoscenze sull uso dei materiali e al potenziamento degli elaboratori elettronici. Due principali tipologie di scale sono state evidenziate: scale appoggiate e scale a sbalzo. La prima tipologia è caratterizzata da una serie di travi che sostengono solette e gradini, la seconda è realizzata con una trave ad asse inclinato (trave a ginocchio) nella quale sono incastrati i gradini. Dal momento che il vano scala è generalmente studiato con un modello piano più che con un modello tridimensionale, questo ha comportato che una serie di effetti dovuti all interazione fra gli elementi strutturali non è stata presa in considerazione. Alcuni tipici edifici aventi queste due tipologie di scale sono stati progettati in accordo alla normativa e criteri dell epoca di costruzione. Essi sono stati modellati con una approccio a plasticità concentrata. L analisi effettuate hanno evidenziato la rilevante importanza delle scale sulla risposta strutturale: la comparazione dei risultati delle analisi statiche non lineari degli edifici con scala con quelli ottenute su edifici senza scala, ha evidenziato che la scala aumenta la capacità sismica dell edificio incrementando la rigidezza e modifica le riposte modali. Comunque sono state condotte analisi più raffinate che pongano particolare attenzione al taglio nelle colonne, allo sforzo assiale nelle travi, ai momenti nelle due direzioni nelle solette, nei solai d interpiano del vano scala. L interazione fra le diverse azioni interne è stata considerata. L interazione fra lo sforzo assiale e il momento nella trave a ginocchio appare di particolare importanza per comprendere il comportamento fino al collasso. Il taglio ha un ruolo importante nelle colonne tozze. Per questa ragione diversi modelli di resistenza a taglio sono stati considerati per comprendere meglio la struttura fino a rottura: le formulazioni del ACI, FEMA, Priesley, Moehle sono state analizzate. Il set-up delle prove sperimentali è stato progettato sulla base di simulazioni numeriche usando diversi tipi di modellazione: dimensioni di un telaio mono-piano con trave a ginocchio, carichi e muro di contrasto sono stati definiti. 3.7 Task 7 (NODI): Comportamento e rinforzo di nodi (Masi) I risultati ottenuti durante il terzo anno sono costituiti principalmente dalla esecuzione ed interpretazione di test su nodi trave-colonna non rinforzati (UR UNIBAS), dalla interpretazione di risultati di test su nodi travecolonna rinforzati e non rinforzati (UR UNIUD) e su nodi di base (UR UNISA). L UR UNINA ha eseguito alcuni confronti tra risultati di simulazioni numeriche e dati sperimentali relativi ad importanti campagne sperimentali disponibili in letteratura o a test eseguiti dall UR UNIBAS. Dettagli sui principali risultati ottenuti durante il terzo anno, come forniti da ogni UR, sono riportati nel seguito. UNIBAS: L analisi bibliografica è stata molto utile per una comprensione preliminare del problema della valutazione delle prestazioni sismiche di nodi trave colonna in c.a., in particolare di edifici esistenti progettati a soli carichi verticali. Si è potuto mettere in relazione il meccanismo di collasso osservato con le

32 caratteristiche geometriche e meccaniche dei provini che, insieme ai risultati di apposite modellazioni numeriche, consentissero di ottenere stime preliminari dei risultati attesi nel corso dei test ciclici da effettuare. L analisi bibliografica ha avuto anche l obiettivo di consentire dei confronti tra la rotazione ultima di elementi in c.a. calcolata tramite le formule proposte nella normativa italiana e quella ricavata sperimentalmente e riportate all interno dei lavori descrittivi di campagne sperimentali nazionali ed internazionali. Si è rilevato che, nei casi in cui il collasso dell assemblaggio è attribuibile alla trave o al pilastro, le formule di normativa stimano abbastanza bene la rotazione ultima, anche se entra in gioco un fattore piuttosto soggettivo relativo alla scelta del livello di drift cui associare il collasso dell elemento. Per quanto riguarda i risultati dei test effettuati durante il progetto, bisogna sottolineare che i nodi testati erano progettati considerandoli appartenenti a telai non portanti il solaio, ma su cui agivano solo i carichi verticali dovuti al peso proprio e delle tamponature. Ne sono risultati nodi in cui le travi posseggono una percentuale di armatura, sia in trazione che in compressione, piuttosto limitata e questo ne ha in parte condizionato il comportamento. Infatti, i meccanismi di collasso si sono generalmente sviluppati con una iniziale e diffusa fessurazione della sezione della trave all interfaccia con il pilastro, sia per i nodi sismici che non sismici. La crisi del nodo, successiva a tale estesa fessurazione della trave, è stata in alcuni casi causata dalla rottura a trazione delle armature, mentre in altri casi la crisi ha coinvolto il pannello nodale con un estesa fessurazione diagonale affiancata da un evidente scorrimento delle barre longitudinali della trave. Sono stati testati nodi con trave emergente privi di protezione sismica (NE) e progettati per zona sismica 4 (Z4) e zona sismica 2 (Z2). Il livello del carico assiale applicato è stato basso (NL, =0.15), oppure alto (NH, =0.30). Questo parametro ha giocato un ruolo molto importante nel determinare il meccanismo di collasso dei provini soprattutto di quelli sismici. I risultati dei test hanno mostrato innanzitutto una netta quanto prevedibile differenza di comportamento tra nodi sismici e non sismici: la resistenza massima dei nodi NE è risultata circa pari alla metà di quella dei nodi conformi alla nuova normativa sismica (20 kn contro oltre 40 kn). In termini di duttilità la differenza è stata meno sensibile. In tutti i test con sforzo assiale elevato si è ottenuto un meccanismo di rottura con estesa fessurazione della trave e degrado molto evidente del calcestruzzo all interfaccia tra la trave ed il pilastro, il che ha influito sull evoluzione della prova in quanto, da un certo punto in poi, la trasmissione degli sforzi dalla trave al pilastro è avvenuta essenzialmente tramite le armature che, alla fine del test, sono pervenute alla rottura per trazione. Tale modalità di rottura, sebbene avvenuta per valori di drift molto elevati, suggerisce una attenta riflessione sull idea della impossibilità di una crisi per trazione nelle armature. Durante le prove con sforzo normale più basso (NL), i nodi sismici, maggiormente armati dei nodi non sismici, hanno mostrato un comportamento diverso, mostrando anche evidenti lesioni diagonali nel pannello nodale. Questo è avvenuto apparentemente per un deficit di ancoraggio delle barre della trave che, iniziando a scorrere, hanno danneggiato il pannello che quindi ha subito notevoli danni. Pertanto, si potrebbe legare l insorgenza di danni al pannello nodale al livello di sforzo normale applicato ed al quantitativo di armature presenti. Alcuni dei risultati ottenuti dall UR UNIBAS durante il Progetto sono riportati nei seguenti lavori pubblicati in Convegni nazionali ed internazionali: Masi A., Santarsiero G., Sperimentazione su nodi trave-colonna in c.a. progettati con diversi livelli di protezione sismica: primi risultati, Atti del convegno Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma maggio 2008 Masi A., Santarsiero G., Dolce M., Moroni C., Nigro D., Il programma sperimentale su nodi trave-colonna in c.a. in corso all Università di Basilicata, Atti del convegno Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma maggio 2008 Masi A., Santarsiero G., Moroni C., Nigro D., Dolce M., Russo G., Pauletta M., Realfonzo R., Faella C., Lignola G.P., Manfredi G., Prota A., Verderame G.M., Behaviour and strengthening of RC beamcolumn joints: experimental program and first results of the research activity in the framework of Dpc- Reluis project (Research Line 2), The 14th World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, China. Masi A., Santarsiero G., Moroni C., Nigro D., Dolce M., Meccanismi di collasso di nodi esterni trave-colonna in c.a. sottoposti a test ciclici, Sommario inviato al XIII Convegno ANIDIS L Ingegneria Sismica in Italia, Bologna 28/06-02/ UNINA: Il comportamento del nodo influenza notevolmente la risposta globale di una struttura e di un edificio in particolare. Alcuni aspetti quali, ad esempio, la fessurazione del pannello nodale, lo sfilamento delle barre di estremità, sono da un lato sorgenti di deformabilità aggiuntiva e dall altro possono alterare la gerarchia presente tra gli elementi al contorno ed il nodo stesso, nonché causare una crisi prematura del pannello nodale. Il lavoro ha focalizzato proprio su questi due aspetti utilizzando una modellazione F.E.M. quale strumento di calcolo, il quale è stato validato sia con test di letteratura (per esempio del gruppo di lavoro di H. Shiohara), sia con test sperimentali condotti presso la U.R. UNIBAS. In particolare, sono state eseguite analisi non lineari di tipici sub-assemblaggi trave-colonna esistenti che rispecchiano le configurazioni

33 geometriche utilizzate nel passato per i nodi di estremità. Tali attività hanno portato alla pubblicazione di memorie a convegni di carattere nazionale. La definizione delle tipiche carenze nei nodi esistenti e dei parametri che hanno un effettiva influenza sulla risposta strutturale del sub-assemblaggio nodale hanno inoltre consentito di evidenziare possibili tecniche di intervento per il rinforzo strutturale dei nodi, in particolare quelli esterni. Tale studio ha consentito di validare i modelli di previsione teorica sia per nodi interni che esterni, nonché di validare la formulazione di normativa per la determinazione della crisi del pannello nodale. UNIUD: I diagrammi forza-spostamento dei primi 4 nodi non rinforzati evidenziano che essi resistono a una forza massima prossima a quella teorica di fessurazione, e successivamente subiscono un decremento di resistenza, fino a valori prossimi a quelli della forza teorica di scorrimento delle barre. Relativamente agli ulteriori 2 nodi, il diagramma forza-spostamento del nodo non rinforzato evidenzia che le barre inferiori della trave raggiungono lo snervamento, mentre l armatura superiore risulta insufficiente a sopportare momenti negativi elevati. Le barre della trave di tali nodi, ancorate tramite uncino terminale, non subiscono scorrimenti. I diagrammi forza-spostamento dei primi 4 nodi dopo il rinforzo evidenziano un aumento della forza massima fino a valori superiori alla forza teorica di snervamento. Gli ancoraggi meccanici realizzati risultano efficaci, mentre i rinforzi dei pilastri con tessuti in fibra di carbonio non portano miglioramenti. Per contro, negli ulteriori 2 nodi, il rinforzo con tessuti in fibre di carbonio all estradosso della trave incrementa di circa il 30% la resistenza, ma la rottura rimane di tipo fragile per delaminazione del tessuto dalla superficie di calcestruzzo. I diagrammi inviluppo della forza e dell energia dissipata evidenziano notevoli incrementi di forza, duttilità e capacità di dissipazione dopo il rinforzo per i primi 4 nodi, mentre per gli ulteriori 2 i miglioramenti sono lievi. I diagrammi della rigidezza secante evidenziano decrementi relativi inferiori per i nodi rinforzati rispetto ai non rinforzati nel caso dei primi 4 nodi, mentre la differenza non è rilevante per gli ulteriori 2. Pubblicazioni: Russo, G., Pauletta, M., e Nardi, E. (2007). Indagine Sperimentale su Nodi Esterni Trave-Pilastro Armati con Barre Lisce, Atti del XII Convegno ANIDIS L ingegneria Sismica in Italia, giugno 2007, Pisa, Italia. Russo, G., e Pauletta, M. (2008). Comportamento di Nodi Trave-Pilastro Esterni Rinforzati, Atti del Convegno RELUIS Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in cemento armato, Maggio 2008, Roma, Italia. UNISA: I risultati conseguiti dalla U.R. di UniSA nell ambito del task NODI sono stati oggetto di diverse pubblicazioni presentate in convegni nazionali ed internazionali e possono essere sintetizzati come segue: - le prove cicliche condotte su nodi di base per due diversi livelli dello sforzo assiale (v=0.14 e v=0.40) hanno messo in evidenza il significativo incremento di duttilità degli elementi prodotto dal confinamento con FRP. Tale aumento di capacità rotazionale - sostanzialmente indipendente dal livello di azione assiale - è generalmente più importante nei casi in cui il confinamento è stato realizzato con sistemi in fibra di vetro. Nel caso dei test condotti con livelli più elevati dello sforzo normale (v=0.40) è stato osservato che il sistema confinante in FRP conduce anche ad un miglioramento della resistenza flessionale dell elemento; incrementi ancora più significativi della resistenza sono stati poi riscontrati con l impiego di angolari metallici diversamente collegati alla base: le criticità dei diversi dettagli costruttivi adottati nel collegamento sono state evidenziate in termini di resistenza e duttilità della risposta risultante. Infine, i test hanno consentito di valutare le differenze in termini di comportamento flessionale dei nodi al variare del tipo di aderenza delle barre longitudinali (barre lisce e barre ad aderenza migliorata). - i risultati sperimentali derivanti da circa un centinaio di prove monotoniche e cicliche derivanti dalla letteratura scientifica sono stati organizzati in un ampio database nel quale sono stati riportati oltre ai risultati delle suddette prove anche i valori di tutti i parametri geometrici e meccanici richiesti dai vari modelli di capacità di nodi trave-colonna il cui studio ha rappresentato un lavoro preliminare rispetto alla stessa costruzione del database: la disponibilità di una notevole messe di dati sperimentale ha consentito di controllare l accuratezza dei modelli, ricalibrarne quelli per cui si è osservato una sistematica distorsione rispetto ai risultati sperimentali e, infine, valutare, per ognuno dei modelli considerati, il parametro di dispersione C della risposta dei nodi, necessario in valutazioni affidabilistiche (ad esempio, basate sul ben noto metodo 2000 SAC/FEMA).

34 3.8 Task 8 (BIAX): Comportamento e rinforzo di pilastri con presso-flessione e taglio biassiale (Fabbrocino) Le prove sperimentali effettuate durante il terzo anno di attività hanno consentito di fare luce sulle principali differenze in termini di comportamento globale, locale e di capacità dissipativa di pilastri in c.a. tipicamente riscontrabili negli edifici esistenti nei quali è possibile trovare sia barre di armatura liscia che ad aderenza migliorata. In particolare, è emerso che sebbene i meccanismi deformativi siano notevolmente differenti nel caso di pilastri armati con barre lisce od ad aderenza migliorata, è, tuttavia, evidente che la capacità dissipativa globale risulta essere poco differente. In particolare, nelle colonne con barre lisce il contributo alla capacità deformativa globale è principalmente costituito da una sorgente di deformabilità localizzata alla base della colonna causata per lo più dallo scorrimento delle barre di armatura dal plinto di fondazione (fixed-end rotation); viceversa, le colonne con barre nervate manifestano un diffuso quadro fessurativo. In termini energetici è, inoltre, emerso che a parità di drift l energia dissipata dagli elementi armati con barre nervate risulta essere superiore rispetto a quella dissipata dagli elementi armati con barre lisce, tuttavia, se si considera l energia adimensionalizzata rispetto alla resistenza massima ovvero se si prescinde dalla resistenza dell acciaio, portando in conto solo l effetto dell aderenza, emerge che il divario energetico tra le due tipologie di pilastri esaminati tende praticamente ad annullarsi. Risulta chiaro, pertanto, che pilastri che differiscono soltanto per il tipo di acciaio utilizzato, soggetti ad uno stesso livello di carico assiale, dissipano la stessa energia. Dalle prove è, inoltre, emerso l importanza dell effetto P- nella valutazione della capacità deformativa globale dei pilastri esaminati. La rotazione ultima di elementi armati con barre nervate risulta, infatti, decisamente inferiore nel caso di elementi armati con barre nervate qualora sia trascurato tale effetto, viceversa, risulta essere confrontabile qualora esso sia tenuto in conto. Tale risultato è sostanzialmente correlato ad un doppio effetto: la maggiore resistenza degli elementi armati con barre nervate da un lato, e la maggiore pendenza del ramo di softening della curva taglio-drift nel caso in cui si tenga in conto l effetto P-. Al fine di prevedere il comportamento sperimentale di pilastri soggetti ad azioni di pressoflessione deviata, si è proceduto, inoltre, in una seconda fase dell attività alla valutazione della deformabilità flessionale di tali elementi mediante un modello a fibre e a plasticità diffusa. L analisi della sezione trasversale è stata condotta nell ipotesi di conservazione delle sezioni piane. Alla generica fibra è assegnato un materiale, calcestruzzo o acciaio, mediante un definito legame costitutivo. Le caratteristiche di sollecitazione della sezione si ottengono dall integrazione delle risposte uniassiali delle singole fibre. Gli spostamenti dell elemento si ottengono poi dall integrazione, lungo l elemento, delle deformazioni di sezione in corrispondenza dei punti di integrazione. I dati ottenuti attraverso tale modellazione saranno poi confrontati con i risultati provenienti dalle prove sperimentali in programma al fine di valutare la capacità del modello di descrivere il comportamento di elementi in c.a. soggetti a sollecitazioni di pressoflessione deviata in termini sia di resistenza che di deformabilità. I risultati ottenuti dall Unità di Ricerca UniCT consistono principalmente in un insieme di routine in Visual Basic, gestite da un programma principale con finestre Windows che consentono di assegnare i dati della sezione e dell asta e di scegliere tra più modelli di comportamento del materiale. Anche i risultati vengono visualizzati in apposite finestre, oltre che salvati su file. Le interfacce di input consentono di definire la sezione e le sue armature, in maniera tanto generale da essere adatta sia a travi che a pilastri, nonché la lunghezza dell asta. Consentono inoltre di definire le proprietà meccaniche di calcestruzzo ed acciaio e di scegliere il legame costitutivo per questi materiali. Il programma non esplicita nell input la differenza tra trave e pilastro, perché questa è definita dall utente in base alla disposizione delle armature ed alla presenza (o assenza) di sforzo normale. Il programma consente però di selezionare se in uscita si vogliono diagrammi forza-spostamento (tipici dei pilastri) oppure momento-rotazione (tipici delle travi). Un ulteriore sviluppo del lavoro dell U.R. UniCT è consistito nel confrontare i risultati del modello proposto con quelli ottenuti con altri modelli più semplici, riscontrando che la prima fase è colta abbastanza bene anche da classici modelli per il comportamento di II stadio del calcestruzzo, purché in essi si aggiunga l effetto dell interazione flessionetaglio. Nessun modello semplificato coglie però la risposta dell asta in presenza di forti deformazioni. I risultati ottenuti sono stati presentati al XIV Convegno Mondiale di sismica, tenuto a Pechino nell ottobre 2008, col lavoro: M. Bosco, A. Ghersi, S. Leanza Force displacement relationship for r/c members in seismic design. Per quanto riguarda i filoni di ricerca sopra elencati: a) Le analisi nonlineari sugli edifici regolari ed irregolari progettati e distribuiti da UNIROMA1 hanno evidenziato le difficoltà di modellazione con elementi a plasticità diffusa e a plasticità concentrata, in particolar modo nel caso di pressoflessione deviata. Appare comunque che per usi pratici, elementi a plasticità concentrata siano preferibili per i professionisti; b) Le analisi hanno dimostrato la grande differenza che esiste nella domanda fra input unidirezionale e bidirezionale, soprattutto in relazione alle verifiche di sismica; c) La domanda strutturale al variare dell angolo di incidenza del sisma varia considerevolmente per accelerogrammi naturali, meno con quelli generati. Tuttavia, applicare gli accelerogrammi secondo gli assi principali della struttura non fornisce necessariamente la direzione più

35 sfavorevole; d) nel corso di due riunioni del gruppo, è stato definito il contenuto e l indice del documento, E stato completato il primo capitolo, che contiene un introduzione alla dinamica dei sistemi lineari e nonlineari. Sono inoltre pronte le bozze di altri due capitoli sui metodi di analisi nonlineari e sulla modellazione di telai in cemento armato. I risultati ottenuti testando i metodi approssimati sviluppati dall UR UNIROMA1 (Monti) su sezioni rettangolari in cemento armato con diverse caratteristiche geometriche e meccaniche sono state comparate con quelli ottenuti con il metodo esatto, che fa uso della discretizzazione a fibre della sezione. I domini di interazione ottenuti con il primo metodo approssimano bene quelli esatti, con il vantaggio di utilizzare equazioni estremamente semplici. I risultati di questo lavoro sono stati pubblicati in: Monti, G., Alessandri, S. (2005). Design equations for FRP strengthening of columns FRPRCS7, 6-9 Novembre 2005, Kansas City, MO USA. Monti, G., Alessandri, S. (2006). Assessment of RC Columns Under Combined Biaxial Bending and Axial Load. The Second fib Congress. 5-8 June 2006, Naples, Italy. Monti, G., Alessandri, S. (2007). Formule di progetto per la verifica ed il progetto del rinforzo in FRP di pilastri in c.a. soggetti a presso flessione deviata. Materiali ed Approcci Innovativi per il Progetto in Zona Sismica e la Mitigazione della Vulnerabilità delle Strutture. Università degli Studi di Salerno Consorzio ReLUIS, Febbraio Monti, G., Alessandri, S. (2007) Design equations for FRP-strengthened RC rectangular columns under combined biaxial bending and axial load. FRPRCS-8, University of Patras, Greece, July 16-18, Monti, G., Alessandri, S. (2007). Formule per la verifica ed il progetto di pilastri rettangolari in c.a. soggetti a presso flessione deviata. Giornate AICAP L innovazione delle strutture in calcestruzzo nella tradizione della Scienza e della Tecnica. Sicurezza di costruzione e sicurezza di servizio. 24 Convegno Nazionale. Salerno 4-6 Ottobre Monti, G., Alessandri, S. (2008). Design equations for evaluation of strength and deformation capacity for unstrengthened and FRP strengthened RC rectangular columns under biaxial bending and axial load. The 14th world Conference on Earthquake Engineering. October 12-17, Bejing, China. Alessandri, S., Monti, G. (2008). Design equations for the assessment and FRP-strengthening of reinforced rectangular concrete columns under combined biaxial bending and axial loads. (2008). Journal Mechanics of Composite Materials, Volume 44, Number 3 / May, 2008, Pages , ISSN (Print) (Online). Springer New York. Presso UNIROMA3 è stata dimostrata la fattibilità e l efficacia del criterio di rinforzo utilizzato mediante calcestruzzo autocompattante barre longitudinali di acciaio inox saldate alle porzioni terminali delle armature rimosse poiché danneggiate in precedenti eventi sismici. Nel dimensionamento delle armature in FRP per la fasciatura dei pilastri è stato utilizzato il doc. CNR DT200. Sono stati caratterizzati i materiali utilizzati: FRP, SCC e acciaio inox, quest ultimo anche in relazione al comportamento ciclico con svergolamento post elastico. I primi risultati sperimentali ottenuti con le prove sulle strutture rinforzate sembrano confermare l efficacia dimostrata l efficacia sia del criterio di rinforzo utilizzato. L attrezzatura pseudo dinamica messa a punto si è dimostrata versatile oltre a consentire prestazioni elevate con costi di utilizzo veramente concorrenziali. 3.9 Task 9 (PREFAB): Comportamento e rinforzo di strutture industriali prefabbricate (Toniolo) Si riportano di seguito i risultati raggiunto dalle U.R coinvolte nel progetto con le relative pubblicazioni scientifiche e/o report. UNINA-UNIMOL: Nelle Figure 1 e 2 è riportato il confronto fra i risultati ottenuti dalle prove e i valori estratti da PCI Handbook, CNR e UNI-EN 1337:

36 Coefficiente di attrito neoprenecalcestruzzo Tensione tangenziale [N/mm 2 ] In Figura 1 sull asse orizzontale è riportata la tensione di compressione (σ) del neoprene, sull asse verticale quella tangenziale ( ); in Figura 2 su tale asse è riportato il coefficiente di attrito. E evidente che le curve di PCI Handbook e CNR approssimano bene i dati sperimentali, mentre ciò non accade nel caso di UNI- EN 1337:3. In ogni caso CNR fornisce una resistenza di attrito un po maggiore rispetto ai risultati sperimentali, mentre PCI Handbook fornisce una resistenza ad attrito maggiore solo per tensione di compressione inferiore a 3 N/mm 2. Inoltre, i risultati dei test confermano il lieve incremento della resistenza di attrito, che corrisponde ad un leggero decremento del coefficiente di attrito, allorquando la tensione di compressione aumenta. Alla luce dei risultati ottenuti, proponiamo la seguente formulazione, simile a quelle della CNR e della UNI- EN 1337:3-2005, per valutare il coefficiente di attrito calcestruzzo neoprene: per 0.1 v per v 0.15 N / mm dove v è lo sforzo normale di compressione espresso in 2 N / mm e N / mm 5 N / mm 2 2 v In Figura 3 è tracciata la curva derivante dalla formulazione analitica proposta per il coefficiente di attrito. Come si può notare, c è una perfetta sovrapposizione tra la linea di regressione dei risultati medi ottenuti Diagramma estratto dal PCI Handbook con i risultati delle prove dalle prove e la formulazione analitica proposta PCI Handbook CNR 10018/99 UNI-EN 1337: Regressione dei risultati sperimentali (5) (4) (2) 80 (3) 120 (2) (4) 120 (3) (5) (1) 160 (2) (3) (5) 200 (2) 240 (4) (1) (3) (2) (4) 240 (1) (3) Tensione di compressione [N/mm 2 ] Figura 1. Diagramma tensione di Diagram compressione-tensione of the concrete - neoprene tangenziale: friction coefficient confronto tra la curva di regressione e quelle estratte dal PCI Handbook, CNR e la UNI-EN 1337: PCI Handbook CNR UNI-EN 1337: Regressione delle prove sperimentali Tensione di compressione [N/mm 2 ] Figura 2. Diagramma tensione di compressione-coefficiente di attrito: confronto tra la curva di regressione e quelle estratte dal PCI Handbook, CNR e la UNI-EN 1337:

37 Coefficiente di attrito calcestruzzo - neoprene Diagram of the concrete - neoprene friction coefficient Curva analitica proposta Regressione delle prove sperimentali Limitazione della CNR Schiacciamento del neoprene Figura 3. Diagramma proposto del coefficiente di attrito. Tensione di compressione [N/mm 2 ] Al momento la progettazione delle prove sulle connessioni spinottate è terminata ed è iniziato l allestimento del set up delle prove. PUBBLICAZIONI / REPORT: Magliulo G., Fabbrocino G., Manfredi, G.. Seismic assessment of existing precast industrial buildings using static and dynamic non linear analyses. Engineering Structures 2008, 30(9), pp , doi: /j.engstruct Capozzi, V, Magliulo,M, Fabbrocino, G and Manfredi, G Prove sperimentali sulle connessioni trave pilastro delle strutture prefabbricate, Atti del convegno Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma, Italia, Maggio Magliulo,M, Capozzi, V, Fabbrocino, G and Manfredi, G Determinazione sperimentale del coefficiente di attrito neoprene calcestruzzo per la valutazione della vulnerabilità sismica delle strutture prefabbricate esistenti, Atti del convegno Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici esistenti in c.a., Roma, Italia, Maggio Capozzi, V, Magliulo,M, Fabbrocino, G and Manfredi, G Experimental tests on beam column connections of precast buildings, Atti del 14th World Conference on Earthquake Engineering, Pechino, Cina, Ottobre Magliulo,M, Capozzi, V, Fabbrocino, G and Manfredi, G Experimental determination of neoprene concrete fiction coefficient for seismic assessment of existing precast structures, Atti del 14th World Conference on Earthquake Engineering, Pechino, Cina, Ottobre Capozzi, V, Magliulo,M, Fabbrocino, G and Manfredi, G Prove sperimentali per la determinazione delle caratteristiche meccaniche delle unioni spinottate trave - pilastro, Atti del 17 Convegno CTE, Roma, Italia, 5-8 Novembre Magliulo,M, Capozzi, V, Fabbrocino, G and Manfredi, G Legge di variazione del coefficiente di attrito neoprene calcestruzzo al variare dello sforzo normale determinata mediante prove sperimentali, Atti del 17 Convegno CTE, Roma, Italia, 5-8 Novembre Capozzi, V, Magliulo,M, Fabbrocino, G and Manfredi, G Experimental tests on the dowel connections currently used in the beam-column joints of precast buildings; Atti del Symposium in honour of Prof. Toniolo, Milano, Italia, 5 Dicembre POLIMI-UNIBO: L estesa campagna sperimentale condotta da POLIMI, ha permesso di quantificare le caratteristiche meccaniche che caratterizzano la connessione in esame. Inoltre opportuni accorgimenti hanno permesso di migliorarne il comportamento in termini di duttilità. In figura 4. si riportano i grafici forzaspostamento (prova monotona su prove particolari) a confronto di una soluzione tradizionale con la soluzione migliorata. I risultati delle prove sperimentali cicliche e delle prove in scala 1 a 1 sono riportati nei report e pubblicazioni citati di seguito.

38 Vista del banco di prova Curve sperimentali forza-spostamento 180 CONNESSIONE RIGIDA: rottura lato calcestruzzo (espulsione del copriferro) CONNESSIONE DUTTILE: rottura lato acciaio (deformazione plastica degli angolari) 160 P.O.1 Forza [kn] P.O Spostamento [mm] P.O.1 P.O.2 Figura 4 Prova push-over: confronto del comportamento delle due differenti connessioni Le indagini numeriche, condotte da POLIMI, UNIBO, hanno messo in luce l aspetto fondamentale che ricopre il comportamento a diaframma delle strutture prefabbricate in calcestruzzo. Gli edifici più vulnerabili risultano quelli con diaframma completamente disarticolato. Tali analisi condotte nell ipotesi di collegamenti rigidi in grado di trasmette le forze di inerzia prodotte dal sisma dovranno essere raffinate tenendo conto dell eventuale comportamento ciclico dissipativo del collegamento come riportato in (Palermo et al. 2008, Conferenza Mondiale di Ingegneria Sismica). PUBBLICAZIONI / REPORT: Bonfanti, C., Carabellese, A., Toniolo, G., Strutture prefabricate: catalogo delle tipologie esistenti, catalogo tecnico, Febbraio 2008 in collaborazione con ASSOBETON e Progetto Triennale 2005/08DPC/RELUIS. Mandelli Contegni, M., Palermo, A., Toniolo, G. Strutture prefabricate: schedario di edifici prebbricati in c.a., Maggio 2008 in collaborazione con ASSOBETON e Progetto Triennale 2005/08DPC/RELUIS. R. Felicetti, M. Lamperti, G. Toniolo, C. Zenti Rapporto scientifico delle prove quasi-staitche cicliche su collegamenti tegolo-trave. elazione di calcolo prove Napoli. in collaborazione con ASSOBETON e Progetto Triennale 2005/08-DPC/RELUIS. Palermo, A., Camnasio, E. and Poretti, M., Role of Dissipative Connections on the Seismic Response th of One-Storey Industrial Buildings, 14 World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China, October 12-17, submitted. Biondini, F., Palermo, A., Toniolo, G., Lifetime Seismic Performance of Precast Reinforced Concrete st Industrial Buildings, Proc. of the 1 International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering, th Varenna, June, 11-14, 2008, pp Felicetti, R., Toniolo, G., Zenti, C., Comportamento sismico delle connessioni delle strutture prefabbricate: analisi sperimentale dell unione solaio-trave, Convegno RELUIS Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in c.a. Roma, Maggio, 2008, CD-ROM, pp Bonfanti, C., Carabellese, A., Toniolo, G., Industrial Precast Structures: Construction Typologies and Seismic Vulnerability, Convegno RELUIS Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in c.a. Roma, Maggio, 2008, CD-ROM, pp Biondini, F., Palermo, A., Toniolo, G., Indagini preliminari sull influenza del degrado nel tempo sulla risposta sismica degli edifici prefabbricati, Convegno RELUIS Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in c.a. Roma, Maggio, 2008, CD-ROM, pp Camnasio, E., Poretti, M., Palermo, A., Ruolo delle connessioni dissipative nella risposta sismica degli edifici industriali monopiano, XVII Congresso C.T.E., Roma, 5-8 Novembre 2008, Italy, pp Felicetti, R., Lamperti, M., Toniolo, G., Zenti, C., Analisi sperimentale del comportamento sismico di connessioni tegolo-trave di strutture prefabbricate, XVII Congresso C.T.E., Roma, 5-8 Novembre 2008, Italy, pp Palermo, A., Toniolo, G., Tsionis, G., Vulnerabilità Sismica degli Edifici Prefabbricati esistenti: analisi di un edificio critico senza diaframma di copertura, XVII Congresso C.T.E., Roma, 5-8 Novembre 2008, Italy, pp

39 Aprile, A., Benedetti, A., Marani, F., Ruolo delle connessioni nel comportamento sismico delle strutture prefabbricate monopiano in c.a., Convegno RELUIS Valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica di edifici in c.a. Roma, Maggio, 2008, CD-ROM, pp CONFORMITA AL PROGRAMMA Nei paragrafi seguenti sono descritte le attività svolte secondo il programma di ricerca. Sono altresì evidenziati possibili ritardi o anticipi rispetto al programma, indicando le rispettive motivazioni. 4.1 Task 1 (MND): Metodologie non distruttive per la conoscenza delle strutture esistenti (Masi) Le attività del Task MND previste nel corso del III anno sono state in gran parte eseguite, come specificato nel seguito con riferimento alle singole UR. UNIBAS: Le attività previste nel progetto sono state interamente portate a termine. In particolare, il programma sperimentale definito nel primo anno è stato completato eseguendo un gran numero di prove distruttive e non distruttive. Nel corso del terzo anno i risultati delle sperimentazioni condotte sono stati accuratamente analizzati in modo da fornire criteri per la pianificazione ed esecuzione della campagna di indagini e metodi per la stima della resistenza del calcestruzzo in situ. UNISA: Il programma condotto dall UR UNISA è sostanzialmente conforme a quello preventivato ed in linea con quanto previsto nella precedente rendicontazione scientifica effettuata alla fine del secondo anno. UNICAL: Come da cronoprogramma si è provveduto, in questo terzo anno di ricerca, all acquisizione di ulteriori dati su strutture in c.a. esistenti, alla elaborazione dei dati ricavati secondo le metodologie opportune e alla raccolta sintetica dei risultati ottenuti nel corso dei tre anni di ricerca. POLIBA: Rispetto al programma originario delle ricerche, si è concentrata l'attenzione su alcuni aspetti teorici riguardanti il trattamento delle variabili fuzzy secondo una teoria matematica più completa di quelle sino ad ora proposte in letteratura. Pertanto, rispetto al programma originario che prevedeva alcuni sviluppi applicativi più definiti, si è invece concentrata l'attenzione sulla parte teorica, riducendo in parte lo sviluppo applicativo. IUAV: Sulla fine del primo anno di lavoro si è manifestata l occasione di lavorare, assieme ad altri, su edifici intelaiati in c.a. in servizio oppure dismessi da poco (compreso la possibilità di eseguire prove in situ) e quindi il programma è stato modificato rispetto a quanto preventivato, così da sfruttare pienamente tale opportunità. 4.2 Task 2 (FC): Calibrazione dei Fattori di Confidenza (Monti) UNIROMA1: Le attività svolte dall UR UNIROMA1 sono in accordo con i risultati attesi per il terzo anno riguardanti lo sviluppo di una procedura Bayesiana per la calibrazione dei fattori di confidenza. UNINA: La metodologia probabilistica per la determinazione dei fattori di confidenza è stata completamente svillupata. In particolare, sono stati impiegati metodi di simulazione per la stima dell affidabilità strutturale, la stima di FC e l aggiornamento dell affidabilità secondo le prove in-situ. Inoltre, è stato presentato un metodo semplice per la stima dell affidabilità (e quindi degli FC) attraverso un numero limitato di analisi. 4.3 Task 3 (IRREG): Valutazione del comportamento non lineare degli edifici con particolare riferimento a edifici irregolari (Monti, Spacone) UNIROMA1: L attività di ricerca della U.R. UNIROMA1 ha prodotto tre articoli pubblicati rispettivamente in una rivista internazionale e in due congressi, uno nazionale ed uno internazionale. In accordo al programma previsto la U.R. ha inoltre contribuito alla stesura di una prima bozza preparata dal Task group 3 sull utilizzo delle analisi non lineari per la valutazione sismica degli edifici esistenti in c.a.

40 UNICH: Le attività sopra descritte sono state seguite secondo programma. Alcune difficoltà sono state riscontrate nella convergenza delle analisi dinamiche nonlineari, ma questo è un ben noto problema di questo tipo di analisi. UNIFI: Le attività svolte nel triennio hanno consentito di soddisfare globalmente gli obbiettivi della ricerca. Nel terzo anno, oltre che pervenire ad una sistematizzazione dei risultati ottenuti negli anni precedenti, sono stati conseguiti nuovi risultati con riferimento agli edifici multipiano, sia per quanto riguarda la valutazione semplificata di parametri strutturali fondamentali, che l utilizzo dell analisi pushover in presenza di complesse irregolarità. La pubblicazione dei risultati ottenuti proseguirà anche nel 2009 UNINA: Sono state condotte analisi secondo programma su edifici irregolari in pianta ed in elevazione al fine di validare le metodologie di identificazione ed analisi di tali strutture. Numerosi lavori sono stati pubblicati sull argomento, sia a livello nazionale che internazionale. La redazione del rapporto conclusivo sui metodi di analisi non lineari per edifici esistenti in cemento armato è in via di completamento. UNIBO: Le attività sono state svolte conformemente a quanto previsto. IUAV: Le attività hanno seguito il programma preventivato. Al momento, tuttavia è stato possibile svolgere solo una parte del programma, poiché i software presentavano errori che hanno richiesto una attività di correzione e poiché l U.R. IUAV ha sofferto di problemi organizzativi anche legati a una trasformazione in fieri nell ateneo. UNICT: L attività dell Unità di Ricerca UniCT è stata svolta secondo il programma proposto inizialmente, con le modifiche e miglioramenti concordati durante le riunioni di task svolte durante il secondo e terzo anno. UNISA: Il programma condotto dall U.R. di UniSA risulta completamente conforme al programma inizialmente previsto e le attività condotte nell ambito del task e di concerto con le altre U.R. ad esso afferenti hanno permesso di evidenziare diverse criticità dell analisi non lineare proponendo soluzioni sia per la scelta del metodo di analisi che per la definizione dei modelli di capacità relativi alle membrature esistenti in c.a. 4.4 Task 4 (MIX): Valutazione e rinforzo di edifici misti (Manfredi) Le Unità di ricerca hanno perseguito l obiettivo prefissato per il terzo anno di attività. In particolare, l Unità di ricerca UNINA ha investigato sui temi relativi al comportamento sismico degli edifici misti attraverso analisi non lineari. Tali analisi hanno permesso di porre in risalto le fasi attraverso le quali i diversi sistemi resistenti sono chiamati in causa nel resistere all azione sismica. Lo studio realizzato dalla Unità UNIROMA1 ha permesso di evidenziare i principali fattori che governano il comportamento delle strutture miste, fornendo delle indicazioni su possibili criteri di modellazione e verifica. 4.5 Task 5 (TAMP): Influenza della tamponatura sulla risposta strutturale (Papia) Le attività previste per il terzo e ultimo anno della ricerca sono state sviluppate del tutto, sia per quanto riguarda le analisi numeriche, sia con riferimento alla sperimentazione. Il ritardo segnalato nel resoconto di 2 anno relativamente alle indagini sperimentali, sia con riguardo alle prove sui telai tamponati sia con riguardo alla prova su tavola vibrante dell edificio tamponato, è stato recuperato, cosicché gli obiettivi dichiarati per il Task all inizio della ricerca possono ritenersi conseguiti. Il Rapporto finale di ricerca, le pubblicazioni complessivamente prodotte e quelle in fase di elaborazione documentano adeguatamente l attività complessivamente svolta dalle UU.RR. concorrenti a questo Task e si ritiene possano costituire un utile supporto a ulteriori possibili approfondimenti sul ruolo dei tamponamenti nella vulnerabilità sismica degli edifici. 4.6 Task 6 (SCALE): Comportamento e rinforzo di scale in c.a. (Cosenza) L R.U. coinvolte nel Task hanno portato a termine gli obiettivi proposti. In particolare, alcune analisi numeriche sono state effettuate per comprendere il comportamento sismico, e i possibili meccanismi di rottura degli edifici aventi le più comuni tipologie di scale. L importanza di tener conto delle possibili rotture fragili da taglio è stata messa in evidenza. Il set-up delle prove sperimentali è stato progettato sulla base di simulazioni numeriche usando diversi tipi di modellazione: dimensioni di un telaio mono-piano con trave a ginocchio, carichi e muro di contrasto sono stati definiti.

41 4.7 Task 7 (NODI): Comportamento e rinforzo di nodi (Masi) Le attività del Task 7 previste nel corso del III anno sono state in larga parte eseguite. Le attività di ricerca dell UR UNIBAS sono state costituite principalmente da una vasta campagna sperimentale su nodi trave-colonna esterni in c.a. in scala reale, affiancata da una ampia analisi bibliografica die programmi sperimentali svolti in Italia ed in altri paesi. L UR UNIBAS ha svolto le attività previste nel terzo anno relative, principalmente, alla esecuzione di test su provini aventi diverso livello di progettazione sismica ed alla analisi dei risultati ottenuti. L UR UNIUD ha svolto tutte le attività secondo programma, senza ritardi né anticipazioni. L attività condotta dall UR UNISA risulta completamente in linea con il programma per quanto attiene allo studio del comportamento di nodi di base pilastro-fondazioni (si ricorda la forte interazione con la Linea 8); per quanto riguarda i nodi trave-colonna, l assemblaggio di un ampio database sperimentale, non previsto nel programma iniziale, costituisce comunque un utile strumento di indagine per lo studio del loro comportamento. Per quanto riguarda l UR UNINA, gli studi analitici e le analisi condotte hanno consentito di validare e meglio individuare i principali parametri meccanici e geometrici coinvolti nei modelli di previsione teorica sia per nodi interni che esterni, nonché di validare la formulazione di Normativa per la determinazione della crisi del pannello nodale. La U.R. UNINA ha provveduto a condurre analisi numeriche di simulazione dei test sperimentali condotti nell ambito del Progetto per validare ulteriormente le analisi e le modellazioni teoriche proposte. 4.8 Task 8 (BIAX): Comportamento e rinforzo di pilastri con presso-flessione e taglio biassiale (Fabbrocino) Nel periodo di attività in esame l U.R UNINA si è impegnata nell esecuzione e nell analisi dei risultati provenienti da 8 prove sperimentali condotte su pilastri in c.a. in scala reale di forma quadrata e rettangolare armati con barre lisce o nervate soggetti a sforzo normale costante e azioni orizzontali uniassiali monotone o cicliche. Tali prove oltre ad offrire interessanti spunti per la valutazione del comportamento di pilastri in c.a. tipicamente riscontrabili negli edifici esistenti, costituiscono il naturale punto di partenza per la valutazione e l interpretazione dei risultati sperimentali che si otterranno dalle prove biassiali sugli stessi elementi. In relazioni a tali prove, in programma nei prossimi mesi, sono state effettuate analisi teoriche al fine di prevedere il comportamento di elementi soggetti ad azioni di sforzo normale e momento flettente biassiale e valutare l attinenza tra le previsioni teoriche e i dati sperimentali sia in termini di capacità resistente che deformativa. L attività dell Unità di Ricerca UNICT è stata svolta secondo il programma proposto inizialmente, con le modifiche e miglioramenti concordati durante le riunioni di task svolte durante il secondo anno. Con riferimento all Unità di Ricerca UNICH, le attività sopra descritte sono state seguite secondo programma. Alcune difficoltà sono state riscontrate nella convergenza delle analisi dinamiche nonlineari, ma questo è un ben noto problema di questo tipo di analisi. Dato che le attività dell UR UNIROMA1 sono focalizzate sullo sviluppo di procedure semplificate e che tali attività sono distribuite su tutti e tre gli anni, i prodotti attesi per il terzo anno sono in accordo con il programma. Ad UNIROMA3 si è concluso il programma previsto raggiungendo gli obbiettivi di contratto: valutazione della risposta di pilastri rinforzati con tecniche innovative, messa a punto di una attrezzatura pseudo dinamica. Messa a punto e calibrazione di modelli per armature inox. Identificazione dei materiali utilizzati. 4.9 Task 9 (PREFAB): Comportamento e rinforzo di strutture industriali prefabbricate (Toniolo) POLIMI: le prove sperimentali su collegamenti tegolo-trave sono state completate con sei mesi di ritardo rispetto al programma di ricerca per ritardi nella consegna dei prototipi e tempi tecnici allungati per congestione del Laboratorio. UNINA_UNIMOL: Per quanto concerne il tema delle unioni ad attrito è stata completata la modellazione teorica dei risultati sperimentali con l individuazione di formule analitiche per l interpretazione degli stessi. Relativamente al comportamento meccanico delle unioni spinottate, le prove progettate non sono ancora state concluse, a causa di ritardi da parte del partner industriale.

42 POLIMI_UNIBO: le analisi numeriche, come proposto nel programma si sono effettuate in parallelo all attività sperimentale. Per determinare con maggiore esaustività le maggiori criticità sugli edifici occorre un indagine più estesa, come emerso dalla redazione dei cataloghi. Più analisi devono essere eseguite. Di conseguenza, anche la fase relative ai criteri di rinforzo è stata limitata a delle indagini numeriche preliminary su limitati edifici.

43 REPORT ON THE ACTIVITIES OF THE THIRD YEAR 1. INTRODUCTION The Research Line 2, coordinated by E. Cosenza and G. Monti, focuses on the seismic performance of existing reinforced concrete buildings, with the additional aim of providing deeper insight into some provisions contained in the current seismic code. The RL 2 is organised in 9 different Tasks, and benefits of the contributions from 16 different Research Units (RUs). The organisation of the Research Line is presented in the following Figure, where the contribution from each RU is clearly identified within each Task. Each Task is identified by an acronym, explained in the following paragraph. Each RU is identified by an acronym, explained in the subsequent table, where the local leaders are also highlighted. The organisation below allowed to facilitate the exchange of information and documents among the different levels of: Line coordinators, Task leaders and RU leaders. Also notice the interactions with the othere Research Lines. Research Unit Acronym Responsible(s) Involvement in Task(s) 1 Napoli Federico II UNINA Cosenza, Manfredi, Ramasco MND, FC, IRREG, MIX, SCALE, NODI, BIAX, PREFAB 2 Pavia UNIPV Pinho TAMP 3 Basilicata UNIBAS Masi MND, FC, NODI 4 Roma La Sapienza UNIROMA1 Monti, Decanini FC, IRREG, MIX, TAMP, BIAX 5 Milano POLIMI Toniolo PREFAB 6 Udine UNIUD Russo NODI 7 Venezia IUAV Foraboschi MND, FC, IRREG 8 Bologna UNIBO Benedetti IRREG, PREFAB 9 Firenze UNIFI De Stefano IRREG 10 Chieti UNICH Spacone IRREG, TAMP, BIAX 11 Molise UNIMOL Fabbrocino MND, BIAX, PREFAB 12 Salerno UNISA Faella IRREG, NODI 13 Bari POLIBA Mezzina MND 14 Catania UNICT Ghersi IRREG, SCALE, BIAX

44 Research Unit Acronym Responsible(s) Involvement in Task(s) 15 Palermo UNIPA Papia TAMP 16 Calabria UNICAL Spadea MND 17 Roma Tre UNIROMA3 Nuti TAMP, BIAX During the third year of the Research Project of RL 2, the nine different Tasks have carried out a series of activities and delivered products according to the program scheduled. The activities and the results obtained have been the object of a National Conference held in Roma on May 2008, with more than 200 participants from 23 different Italian Universities, from the professional and enterprise world, where 82 papers have been presented, equally divided between methodological and applicative.

45 The papers presented at the conference are divided among the nine Tasks as follows: In the following, for each Task, identified by an acronym and whose responsible is highlighted, a brief summary is presented of the activities and deliverables foreseen for the third year. 1. MND: Non-destructive methods for the knowledge of existing structures (Masi) a. Development, activation and execution of experimental tests on existing structures or on specimens purposely realized b. At the end of the third year of activity this Task delivers a product consisting in a document and a spreadsheet containing a series of applications regarding the determination of the existing concrete properties 2. FC: Calibration of confidence factors (Monti) a. Development of Bayesian models and calibration of CFs on materials and structures b. At the end of the third year of activity this Task delivers a product consisting in a document of methodological nature describing the application of Bayesian techniques to the evaluation of the mechanical properties of existing material, based on a priori knowledge and on subsequent on site tests. 3. IRREG: Evaluation of the nonlinear behavior of buildings with emphasis on irregular buildings (Monti, Spacone) a. Comparison and calibration of different linear and nonlinear methods b. At the end of the third year of activity this Task delivers a product consisting in a document containing the synthesis of the comparison carried out between the linear static method for the assessment of the seismic capacity of existing buildings and higher level methods with reference to the selected buildings, representative of Italian construction typologies, and proposal of improvement of the linear static method. 4. MIX: Assessment and strengthening of mixed buildings (Manfredi) a. Behavioral analysis and derivation of simplified rules b. At the end of the third year of activity this Task delivers a product, jointly developed with Tasks NODI and BIAX, consisting in a document containing the synthesis of the comparison carried out between the linear static methods and higher level methods for the assessment of the seismic capacity of existing buildings, with reference to the selected buildings, representative of Italian construction typologies, and proposal of improvement of the linear static method.