SEMINARIO ANNUALE GLIS L ADEGUAMENTO DEGLI EDIFICI CON I SISTEMI ANTISISMICI PESCARA, 18 OTTOBRE 2013

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1 SEMINARIO ANNUALE GLIS L ADEGUAMENTO DEGLI EDIFICI CON I SISTEMI ANTISISMICI PESCARA, 18 OTTOBRE 2013 APPLICAZIONI DEI SISTEMI ANTISISMICI E DEL METODO CAM ALL EDILIZIA RESIDENZIALE Antonello Salvatori Università degli Studi dell Aquila Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile Architettura ed Ambientale

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3 Il terremoto del 6 aprile 2009 L evento del 6 aprile 2009, iniziato all 1:32.39 UTC (Tempo Universale Coordinato), è stato un terremoto distensivo (Fig. 1) di magnitudo momento MW = 6.3 e momento sismico M0 = 3.7 x 1018 N m (INGV). Le coordinate dell epicentro sono N, E, con profondità focale pari a circa 10 km (Celebi et al 2009). Faglia normale (distensiva) L Aquila L Aquila

4 Il terremoto del 6 aprile 2009 L intensità macrosismica massima, risentita a Onna, è stata pari a X MCS, mentre nell area centrale de L Aquila il risentimento medio è stato pari a IX MCS. Altri valori di intensità macrosismiche significativi sono: Castelnuovo IX-X, Paganica IX, Poggio di Roio IX, Tempera IX, Villa Sant'Angelo IX, Colle di Roio VIII, Roio Piano VIII. I valori di accelerazione efficace EPA corrispondenti in prima approssimazione alle intensità macrosismiche sono: X MCS = 0.37 g, IX-X = 0.30 g, IX MCS = 0.24 g, VIII MCS = 0.15 g (Decanini et al 1995). Il numero delle vittime ammonta a 309, delle quali 135 avvenute in 15 edifici con struttura di cemento armato, che costituiscono circa l 1 % del patrimonio edilizio in cemento armato, le altre occorse in costruzioni in muratura.

5 Il terremoto del 6 aprile 2009 Stazione EPA g AQV-EW AQV-NS AQG-EW AQG-NS AQA-EW AQA-NS AQK-EW AQK-NS AQU-EW AQU-NS 0.156

6 Cy (g) Cy (g) Cy (g) Cy (g) Il terremoto del 6 aprile AQA_EW elastic m=2 m= AQA_NS T (s) T (s) AQG_EW 1.6 AQG_NS T (s) T (s)

7 Cy (g) Cy (g) Il terremoto del 6 aprile AQM_EW 4.0 AQM_NS T (s) T (s)

8 d (cm) d (cm) d (cm) d (cm) Il terremoto del 6 aprile AQK_EW 6 apr 01:33 AQK_EW 6 apr 02:37 AQK_EW 6 apr 23:15 AQK_EW 7 apr 17:48 AQK_EW 9 apr 00:53 AQK_EW 9 apr 19: AQK_NS 6 apr 01:33 AQK_NS 6 apr 02:37 AQK_NS 6 apr 23:15 AQK_NS 7 apr 17:48 AQK_NS 9 apr 00:53 AQK_NS 9 apr 19: T (s) T (s) AQG_EW 6 apr 01:33 AQG_EW 6 apr 02:37 AQG_EW 7 apr 17:48 AQG_EW 9 apr 00:53 AQG_EW 9 apr 19: AQG_NS 6 apr 01:33 AQG_NS 6 apr 02:37 AQG_NS 7 apr 17:48 AQG_NS 9 apr 00:53 AQG_NS 9 apr 19: T (s) T (s)

9 Il terremoto del 6 aprile 2009

10 Il terremoto del 6 aprile 2009

11 Il terremoto del 6 aprile 2009

12 Il terremoto del 6 aprile 2009

13 Il terremoto del 6 aprile 2009

14 Il terremoto del 6 aprile 2009

15 Il terremoto del 6 aprile 2009

16 Il terremoto del 6 aprile 2009

17 Il terremoto del 6 aprile 2009

18 Il terremoto del 6 aprile 2009

19 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI

20 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE ROTTURE LOCALIZZATE NEI NODI NON CONFINATI CRITICITA DELLE RIPRESE DI GETTO

21 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE ROTTURE A TAGLIO CAUSATE DALLE FINESTRE A NASTRO

22 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI

23 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI CARENZA DEI MATERIALI ROTTURA SULLE RIPRESE DI GETTO COMPORTAMENTO FRAGILE: ROTTURE PER TAGLIO MANCANZA DI CURA NEI DETTAGLI COSTRUTTIVI

24 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI CARENZA DEI MATERIALI ROTTURA SULLE RIPRESE DI GETTO COMPORTAMENTO FRAGILE: ROTTURE PER TAGLIO PILASTRI CORTI: ROTTURE PER TAGLIO ASSENZA DI STAFFE

25 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI

26 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI ROTTURE A TAGLIO DEI PILASTRI TOZZI CON FINESTRE A NASTRO

27 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI ROTTURA DEI PILASTRI PER IRREGOLARITA STRUTTURALE: FORMA E PIANO PILOTIS

28 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI

29 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: COLLASSI STRUTTURALI

30 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: ROTTURE DEI NODI

31 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: ROTTURE DEI NODI

32 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: ROTTURE DEI PILASTRI

33 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: ROTTURE DEI PILASTRI

34 IL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN C.A.: LE STRUTTURE: ROTTURE DEI PILASTRI

35 IL COMPORTAMENTO DELLE STRUTTURE IN MURATURA

36 IL COMPORTAMENTO DELLE STRUTTURE IN MURATURA

37 IL COMPORTAMENTO DELLE STRUTTURE IN MURATURA

38 IL COMPORTAMENTO DELLE STRUTTURE IN MURATURA

39 IL COMPORTAMENTO DELLE STRUTTURE IN MURATURA

40 IL COMPORTAMENTO DELLE STRUTTURE IN MURATURA

41 IL COMPORTAMENTO DELLE STRUTTURE IN MURATURA

42 Adeguamento sismico delle strutture Deficit di resistenza (valori medi): Meccanismi duttili: 12% Meccanismi fragili: 18% Nodi; 62% Media: 31% SI RENDE NECESSARIO L ADEGUAMENTO SISMICO DELLE STRUTTURE Obiettivi: 1. Raggiungimento dei livelli di sicurezza prescritti dalle NTC08; 2. Abbattimento dei costi di riparazione post-evento sismico; 3. Aumento della capacità di dissipazione energetica; 42

43 RILIEVO DEL DANNO Epoca di costruzione degli edifici in cui risiedono famiglie La quasi totalità di queste strutture manifesta evidenti carenze strutturali, principalmente dovute alle lacune culturali contenute nelle precedenti normative tecniche per le costruzioni in zona sismica Danni non strutturali TAMPONATURE I principali meccanismi di crisi nelle tamponature sono: - Schiacciamento della tamponatura in prossimità degli spigoli - Crisi per trazione diagonale - Scorrimento orizzontale nella zona centrale del pannello Danni strutturali PILASTRI E PARETI I principali MECCANISMI DI ROTTURA nei pilastri sono: - Crisi a presso-flessione - Crisi fragile per taglio - Interazione con le tamponature IL METODO CAM E L ISOLAMENTO SISMICO FERRARA 2013

44 Strategie di PROTEZIONE SISMICA - Incremento della CAPACITA della struttura - Riduzione della DOMANDA SISMICA Lo scopo è quello di avvicinare la capacità della struttura alla domanda sismica e di ridurre cosi la vulnerabilità dell edificio L applicazione della tecnologia CAM - AUMENTA LA RESISTENZA a taglio di pilastri e travi - AUMENTA LA DUTTILITA, cioè permette di incrementare il valore della deformazione convenzionale ultima del calcestruzzo Derivanti dall azione di confinamento L inserimento degli ISOLATORI permette di: - AUMENTARE IL PERIODO PROPRIO DI OSCILLAZIONE proprio di oscillazione della struttura in modo da ridurre la forzante di accelerazione - RIDURRE GLI SPOSTAMENTI relativi tra gli impalcati IL METODO CAM E L ISOLAMENTO SISMICO FERRARA 2013

45 Applicabilita dell isolamento sismico al costruito aquilano A: Agibile; B: Temporaneamente inagibile ma agibile con provvedimenti di pronto intervento C: Parzialmente inagibile ; D: Temporaneamente inagibile da rivedere con approfondimento; E: Inagibile; F: Inagibile per cause esterne; Edifici Agibilità in edifici muratura Agibilità edifici in C.A. Agibilità edifici misti Edifici in C.A. Edifici misti 30% 6% 49% A B C D E F 2% 1% 19% 14% 2% 62% A B C D E F 1% 3% 11% 17% 5% 63% A B C D E F 1% 3% 11% 45

46 Spostamento in sommità in direzione X 46

47 Spostamento in sommità in direzione Y 47

48 Taglio alla base in direzione X 48

49 Taglio alla base in direzione Y 49

50 Accelerazione in direzione X 50

51 Accelerazione in direzione Y 51

52 IL SISTEMA DI ISOLAMENTO ALLA BASE ISOLATORI IN GOMMA AD ELEVATO SMORZAMENTO, COMUNEMENTE DENOMINATI HDRB (HIGH DAMPING RUBBER BEARING). QUESTI ELEMENTI SONO COSTITUITI DA PIASTRE IN ACCIAIO (ARMATURA), DI SPESSORE LIMITATO, IMMERSE IN UNA MATRICE ELASTOMERICA (GOMMA) E A QUESTA COLLEGATE MEDIANTE VULCANIZZAZIONE.

53 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila ISOLAMENTO SISMICO RIDUZIONE DEL DRIFT RIDUZIONE DEL TAGLIO ALLA BASE

54 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila CASO DI STUDIO 1 ISOLAMENTO IN TESTA AI PILASTRI DEL PIANO INTERRATO

55 EDIFICIO IN C.A. TECNICHE MISTE: ISOLAMENTO + C.A.M.

56 EDIFICIO IN C.A. TECNICHE MISTE: ISOLAMENTO + C.A.M.

57 EDIFICIO IN C.A. TECNICHE MISTE: ISOLAMENTO + C.A.M.

58 EDIFICIO IN C.A. TECNICHE MISTE: ISOLAMENTO + C.A.M.

59 EDIFICIO IN C.A. TECNICHE MISTE: ISOLAMENTO + C.A.M.

60 EDIFICIO IN C.A. TECNICHE MISTE: ISOLAMENTO + C.A.M.

61 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila EDIFICIO CON DANNI STRUTTURALI AI PILASTRI DEL PIANO INTERRATO DANNI SEVERI A TRAMEZZI E TAMPONATURE AI PRIMI DUE LIVELLI DANNI LIEVI AGLI ALTRI LIVELLI

62 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila SOTTODIMENSIONAMENTO DELLA FONDAZIONE ROTTURE A TAGLIO DEI PILASTRI

63 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila RINFORZO DEL PILASTRO DI BASE PULVINO TAGLIO DEL PILASTRO

64 APPLICAZIONI DELL ISOLAMENTO SISMICO A L AQUILA

65 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila TAGLIO DEL PILASTRO DECOMPRESSIONE INSERIMENTO ISOLATORE

66 APPLICAZIONI DELL ISOLAMENTO SISMICO A L AQUILA

67 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila FASI TRANSITORIE ISOLAMENTO VANO ASCENSORE

68 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila1 INSERIMENTO ISOLATORE A SCORRIMENTO ISOLATORE ELASTOMERICO

69 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila SISTEMA GLOBALE ISOLATORI A SCORRIMENTO ISOLATORI ELASTOMERICI

70 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila ISOLATORI ELASTOMERICI E PULVINI GIUNTO SCALA DI INGRESSO

71 APPLICAZIONI DELL ISOLAMENTO SISMICO A L AQUILA

72 APPLICAZIONI DELL ISOLAMENTO SISMICO A L AQUILA

73 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila CASO DI STUDIO 2 SISTEMA DI ISOLAMENTO IN FONDAZIONE PIEDE PILASTRI STRUTTURA ANTE INTERVENTO RINFORZO FONDAZIONI - BAG

74 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila ARMATURA BAGGIOLO DI BASE VISTA D INSIEME RINFORZI ALLA BASE

75 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila RINFORZO DEI PILASTRI AL PIANO TERRA CAMICIE DI SOLLEVAMENTO

76 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila TAGLIO DEL PILASTRO DECOMPRESSIONE INSERIMENTO ISOLATORE A SCORRIMENTO

77 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila INSERIMENTO ISOLATORE ELASTOMERICO PIANO DI MOVIMENTAZIONE ISOLATORI

78 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila REALIZZAZIONE DEL PIANO RIGIDO IN TESTA AL SISTEMA DI ISOLAMENTO

79 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila GIUNTO DI ISOLAMENTO COMPLETAMENTO DEL PIANO RIGIDO

80 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila ISOLATORI E PIANO RIGIDO IN ACCIAIO IMPIANTISTICA ED ISOLAMENTO ALLA BASE

81 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila CASO 3 STRUTTURA CON ISOLAMENTO ALLA BASE CON DOPPI PENDOLI ISOLATORE A DOPPIO PENDOLO GIUNTI FLESSIBILI DEGLI IMPIANTI

82 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila PIANO RIGIDO IN ACCIAIO IMPIANTISTICA ED ISOLAMENTO

83 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila CASO 4 ISOLAMENTO IN TESTA AI PILASTRI IN ASSENZA DI PULVINI EDIFICIO DA ISOLARE IN RETROFITTING DANNEGGIAMENTO AI PILASTRI DEL P.T.

84 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila DANNEGGIAMENTO DEI PILASTRI AL P.T. ARMATURA DI RINFORZO PILASTRI DI BASE

85 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila STRUTTURA ISOLATA POST INTERVENTO SISTEMA DI ISOLAMENTO SENZA PULVINI

86 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila ISOLATORE A SCORRIMENTO ISOLATORE ELASTOMERICO

87 Tecniche Innovative Applicate ad Edifici Esistenti Danneggiati Dal Sisma Del 6 Aprile 2009 a L Aquila ISOLAMENTO SU PIANO SFALZATO: GIUNTO DI MOVIMENTO SCALA - SOVRASTRUTTURA

88 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

89 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

90 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

91 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

92 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

93 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

94 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

95 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

96 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

97 EDIFICIO IN C.A. RETROFITTING CON ISOLAMENTO SISMICO

98 COME SI COMPORTANO GLI EDIFICI ISOLATI? LA NUOVA FACOLTÀ DI SCIENZE UMANE DELL UNIVERSITÀ DELL AQUILA Sisma Mw = 6,3 Indenne da danni (parte già edificata)

99 IL METODO C.A.M.

100 IL METODO C.A.M. La tecnologia CAM permette mediante la posa in opera di angolari in acciaio di dimensioni appropriate e nastri pretesi in acciaio di conseguire una serie di effetti tra cui l incremento di duttilità e resistenza degli elementi confinati. La resistenza flessionale degli elementi risulta migliorata in quanto gli angolari inseriti costituiscono una vera e propria armatura a flessione aggiuntiva. L inserimento delle fascette nonché della porzione resistente a taglio degli angolari in acciaio consente di considerare anche un incremento della resistenza a taglio dei singoli elementi.

101 IL METODO C.A.M. Per quanto riguarda l incremento di resistenza a taglio dovuto ai nastri ad alta resistenza si procede secondo la formula: ed agli angolari in acciaio: nella quale tj, b, s sono rispettivamente spessore, larghezza e interasse delle bande e f yw è la resistenza di calcolo a snervamento dell acciaio, α t è l inclinazione delle fessure per taglio. La normativa fa riferimento ai cerchiaggi passivi quando indica di assumere come tensione di calcolo il 50% della f y per limitare l ampiezza delle fessure e assicurare l integrità del conglomerato, consentendo il funzionamento del meccanismo resistente dell elemento preesistente in quanto nel caso di cerchiaggi attivi con nastri pretesi la limitazione dell ampiezza delle fessure e l integrità del conglomerato sono garantite anche per tensioni di calcolo maggiori. f cc = 0.5 n s fc fc s f y 0.86

102 IL METODO C.A.M.

103 IL METODO C.A.M.

104 IL METODO C.A.M.

105 IL METODO C.A.M.

106 IL METODO C.A.M.

107 IL METODO C.A.M.

108 IL METODO C.A.M.

109 IL METODO C.A.M.

110 IL METODO C.A.M. RINFORZI FLESSIONALI

111 IL METODO C.A.M. RINFORZI A TAGLIO

112 IL METODO C.A.M. RINFORZI A TAGLIO

113 IL METODO C.A.M.

114 IL METODO C.A.M.

115 IL METODO C.A.M.

116 IL METODO C.A.M.

117 IL METODO C.A.M.

118 IL METODO C.A.M.

119 IL METODO C.A.M.

120 IL METODO C.A.M.

121 IL METODO C.A.M.

122 IL METODO C.A.M.

123 IL METODO C.A.M.