Corpo basso arrivo visitatori Descrizione dello stato attuale Analisi dei carichi e combinazione delle azioni...

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1 Corpo basso arrivo visitatori Descrizione dello stato attuale Analisi dei carichi e combinazione delle azioni Carichi verticali Carichi orizzontali Condizioni di carico definite Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati Risultati modellazione strutturale Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Meccanismi duttili: verifiche a pressoflessione dei setti Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei pilastri Meccanismi fragili: verifiche a taglio dei setti Meccanismi fragili; verifiche dei nodi Valutazione dei risultati e individuazione delle criticità Descrizione dello stato di progetto Verifiche Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei setti Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei pilastri Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei setti Verifiche in fondazione

2 Corpo basso arrivo visitatori Descrizione dello stato attuale Il corpo basso arrivo visitatori si sviluppa su 4 piani fuori terra con una porzione che si eleva per un ulteriore piano, per un altezza totale massima di 20m circa. La pianta è a L, con dimensioni massime di 48m x48m e il rientro di 23mx23m. Il corpo risulta irregolare in altezza in quanto ai livelli II, III, IV il solaio ricopre circa 1775mq, al V livello per soli 375mq, al III livello, inoltre, il solaio è posto a quote differenti: una porzione a m.s.l.m.m. e una a m.s.l.m.m.. I pilastri sono a forma circolare di dimensioni variabili, che si rastremano dai livelli più bassi in cui il massimo diametro è di 70cm, fino ai livelli più alti, in cui il diametro minimo è di 35cm. Le travi sono per la totalità a spessore con sezioni variabili da un massimo di 250x36 cm fino ad un minimo di 40x36 cm. Si fa notare che i pilastri di bordo sono arretrati rispetto al giunto strutturale e che le travi sbalzano rispetto ad essi di circa 2m. Si individuano 6 telai resistenti in direzione X (direzione longitudinale) e 6 telai resistenti in direzione Y (direzione trasversale). Le fondazioni sono di tipo diretto, costituite interamente da plinti isolati di dimensioni in pianta e altezza variabili ed estradosso a circa m.s.l.m.m. Le tamponature perimetrali sono costituite da murature a cassetta di tamponamento con pietra artificiale esterna, laterizio forato di spessore 26cm con sprizzatura e strato isolante interno, camera d aria, tramezzo forato da 8 cm e intonaco interno. I solai sono in latero-cemento a nervature incrociate prevalentemente di spessore 34+2 cm, con una zona ribassata di spessore 20cm e una da 38+4cm al livello

3 Analisi dei carichi e combinazione delle azioni Carichi verticali G1 (cond1) CORPO BASSO ARRIVO VISITATORI* - piano tipo s=36cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond4) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 930 COMB.SISMICA 810 Tamponatura esterna* 550 G1 (cond1) CORPO BASSO ARRIVO VISITATORI* - solaio s=42cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond6) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 1020 COMB.SISMICA

4 G1 (cond1) CORPO BASSO ARRIVO VISITATORI* - solaio appeso s=20cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond6) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 790 COMB.SISMICA 490 G1 (cond1) CORPO BASSO ARRIVO VISITATORI* - piano copertura s=36cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 100 TOTALE 100 Qk (cond5) Neve DM2008 (as=250m) 88 TOTALE 88 SOMMA 558 COMB.SISMICA *in corsivo i carichi come da progetto originario 172

5 Carichi orizzontali Di seguito si riportano i parametri di calcolo dello spettro in accordo con TU Spettro in accordo con TU 2008 Trieste TS Longitudine Latitudine Tipo di Terreno A Coefficiente di amplificazione topografica (S T ) Vita nominale della costruzione (V N ) 50.0 anni Classe d'uso IVº coefficiente C U 2.0 Classe di duttilità impostata Bassa Fattore di struttura massimo q o per sisma orizzontale 1.50 Fattore di duttilità K R per sisma orizzontale 1.00 Fattore riduttivo regolarità in altezza K R 1.00 Fattore riduttivo per la presenza di setti K W 1.00 Fattore di struttura q per sisma orizzontale 1.50 Fattore di struttura q per sisma verticale 1.50 Smorzamento Viscoso ( 0.05 = 5% ) 0.05 TU 2008 SLV H Probabilità di superamento (P VR ) 10.0 e periodo di ritorno (T R ) 949 (anni) S s T B 0.11 [sec] T C 0.34 [sec] T D 2.18 [sec] a g /g F o T C * Fattori di partecipazione per il calcolo delle masse: Condizione Commento Fattore di Partecipazione 1 peso proprio perm strutt perm non strutt variabile piano neve Direzioni d'ingresso del Sisma SLV Direzione 1 Angolo in pianta 0.00 [ ] SLV Direzione 2 Angolo in pianta [ ] SLV Direzione 3 Angolo in pianta [ ] SLV Direzione 4 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 5 Angolo in pianta 0.00 [ ] 173

6 SLD Direzione 6 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 7 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 8 Angolo in pianta [ ] Percentuale della massa di piano utilizzata per la valutazione delle azioni dovute ad eccentricità addizionali del centro di massa 100.0% 174

7 Condizioni di carico definite Numero di condizioni di carico... : 5 Numero di combinazioni di carico. : 18 Condizione 1 peso proprio 2 perm strutt 3 perm non strutt 4 variabile piano 5 neve 6 Sisma 0+ SLV 7 Sisma 0- SLV 8 Sisma 90+ SLV 9 Sisma 90- SLV 10 Sisma 180+ SLV 11 Sisma 180- SLV 12 Sisma 270+ SLV 13 Sisma 270- SLV Combinazioni di carico: Combinazioni agli Stati Limite Ultimi Combinazione di carico numero 1 slu1 2 slu2 Comb.\Cond Combinazioni agli Stati Limite di Salvaguardia della Vita Combinazione di carico numero 3 Sisma 0+ / Sisma 0+ / Sisma 0- / Sisma 0- / Sisma 90+ / 0+ 8 Sisma 90+ / Sisma 90- / Sisma 90- / Sisma 180+ / Sisma 180+ / Sisma 180- / Sisma 180- / Sisma 270+ / Sisma 270+ / 180+ Sisma 270- / 0+ Sisma 270- / 180+ Comb.\Cond

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9 Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati È stata condotta un analisi dinamica lineare con impiego del fattore di struttura q. Per la scelta del fattore di struttura è stato controllato se la struttura è regolare: La struttura è risultata non regolare in pianta e in altezza. È stato scelto, a vantaggio di sicurezza, il minimo valore del fattore di struttura indicato dalla normativa, ovvero q=

10 Risultati modellazione strutturale Si riportano di seguito gli schemi assonometrici della struttura modellata, riportando solo le sollecitazioni e gli spostamenti più significativi. Si specifica che la presenza di una grande bucatura a livello di tutti i solai, in corrispondenza delle attuali scale mobili e in prossimità del corpo scala, inficia l infinita rigidezza nel piano di tutto il solaio. Per questo motivo nella modellazione non è stato definito il solaio rigido ai nodi del corpo scala. Viste in pianta con numerazione nodi e carichi: 178

11 179

12 Schemi assonometrici: 180

13 181

14 Centri di massa e di rigidezza: 182

15 Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Diagramma Inviluppo dei momenti flettenti di telai tipo NB: Il numero delle travate si riferisce al numero dei pilastri sulle quali le travi si appoggiano (è stata utilizzata la stessa nomenclatura delle tavole originali ) Travate SLU (knm) SLV (knm) Sovrapposizione diagrammi 183

16 Travate SLU (knm) SLV (knm) Sovrapposizione diagrammi 184

18 In generale si osserva che il diagramma di inviluppo dei momenti nelle combinazioni sismiche (SLV) non supera quasi mai quello relativo alle combinazioni statiche (SLU). In particolare non si registrano i tipici diagrammi a farfalla derivanti dall applicazione delle azioni orizzontali al telaio e quindi non si osservano inversioni dei diagrammi in corrispondenza dei nodi. Tale comportamento è giustificato dalla bassa sismicità del sito in cui si trova il complesso ospedaliero di Cattinara e dalla geometria della struttura. La verifica delle travi risulta quindi di facile esecuzione in quanto per la maggior parte degli elementi il comportamento statico è quello più gravoso. Sono state svolte le necessarie verifiche ed è stato osservato che nelle travi non si hanno problemi in termini di resistenza per quanto riguarda il comportamento flessionale in quanto l armatura presente riesce a coprire bene la richiesta di sollecitazioni anche in caso di evento sismico. A titolo di esempio si riporta la verifica della travata per l inviluppo delle combinazioni sismiche, per la quale si osserva che il momento resistente è sempre maggiore del momento sollecitante. Pertanto, la verifica delle travi per i meccanismi duttili è soddisfatta e non sono necessari interventi di rinforzo. 186

19 Armatura della travata dal progetto originario e verifica flessionale grafica dal software di calcolo 187

20 Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Diagramma Inviluppo delle sollecitazioni assiali dei pilastri SLU (kn) SLV (kn) 188

21 Diagramma Inviluppo dei momenti flettenti dei pilastri M12 per SLU+SLV (kn) M13 per SLU+SLV (kn) 189

22 Si eseguono le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi duttili dei pilastri: di seguito si riportano i risultati dei controlli svolti, dai quali si leggono i fattori di amplificazione dei momenti: MG Momento da carichi gravitazionali ME Momento da carichi sismici MR Momento resistente ultimo α ( MR- MG) / ME N.B. I momenti resistenti nei due piani sono valutati indipendentemente assumendo per N il valore medio dell'azione assiale nelle combinazioni di carico analizzate. Pilastro Nodi Sezione Comb. Critica N Medio [kn] Mx M G [knm] M E [knm] M R [knm] α 190 Comb. Critica N Medio [kn] My M G [knm] M E [knm] M R [knm] α

23 Il pilastro più sollecitato è quello che va dal nodo 115 al nodo 315, per il quale si ha α Min =

24 Si determina l indicatore di rischio associato: Oggetto Nodi Spettro di riferimento PGAC TR,C PGAC/PGAD (TR,C/TR,D)0.41 Pilastro (duttile/resistenza) TU 2008 SLV H dove: - PGA C è l accelerazione di ancoraggio dello spettro di risposta (su roccia) calcolato in funzione del valore α.min; - PGA D è l accelerazione di ancoraggio dello spettro di risposta (su roccia) utilizzato per lo stato limite di riferimento; - TR,C è il periodo di ritorno del sisma calcolato in funzione del valore α.min - TR,D è il periodo di ritorno del sisma utilizzato per lo stato limite di riferimento. 192

25 Meccanismi duttili: verifiche a pressoflessione dei setti Si riportano le verifiche dei vari elementi: Nucleo Setto Combinazione Critica N [kn] Mx [knm] My [knm] NUCLEO Base Sd/Sr Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som Non si registrano nuclei con SD/SR>1, l elemento con SD/SR max è il nucleo , per il quale SD/SR=

26 Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Diagramma Inviluppo dei tagli di telai tipo NB: Il numero delle travate si riferisce al numero dei pilastri sulle quali le travi si appoggiano (è stata utilizzata la stessa nomenclatura delle tavole originali ) Travate SLU SLV Sovrapposizione dei diagrammi 194

29 Come nel caso del comportamento flessionale, anche per il tagliante si osserva che il diagramma di inviluppo dei tagli nelle combinazioni sismiche (SLV) non supera mai quello relativo alle combinazioni statiche (SLU) e, soprattutto, esso non si inverte in nessuna sezione. La verifica delle travi risulta quindi di facile esecuzione in quanto per la quasi totalità degli elementi il comportamento statico è quello più gravoso. Osservando le carpenterie di progetto e coerentemente con le dimensioni geometriche degli elementi, è stato osservato che le travi si possono considerare come solette non armate a taglio in quanto le staffe presenti sono tutte aperte (vedi particolare di seguito riportato per la travata di riferimento ). Per assorbire i picchi in prossimità degli appoggi sono stati aggiunti i ferri piegati, secondo la pratica progettuale del tempo. Pertanto le verifiche sono state condotte trascurando completamente il contributo delle staffe aperte e considerando gli elementi senza armature trasversali resistenti a taglio (impiegando la delle NTC 2008 per la determinazione del V Rd ). Laddove sono presenti i ferri piegati, il loro contributo è stato aggiunto nella determinazione del taglio resistente complessivo. Si riporta a titolo di esempio la verifica delle travate

30 Si calcola dapprima il taglio resistente degli elementi non armati a taglio: Trave 120x36: CARATTERISTICHE SEZIONE b= 120 cm H= 36 cm d'= 3 cm d= 33 cm K= Vmin= 0.48 Mpa d= 330 mm Ned= 0 N- COMPRESSIONE-(Newton) Ac= mmq sigmacp= 0 MPa bw= 1200 mm Asl= cmq ρ1= Primo termine KN Secondo termine KN Vrd= KN 198

31 Si sovrappone il taglio resistente (in rosso) al taglio sollecitante e si osserva che nella maggior parte delle sezioni il solo contributo del taglio calcolato come elemento non armato a taglio è maggiore del taglio sollecitante. Per coprire i picchi di taglio sollecitante in corrispondenza degli appoggi, che risultano di entità molto ridotta, sono sufficienti i ferri piegati. 199

32 Sovrapposizione del taglio sollecitante da inviluppo SLU-SLV con il taglio resistente (in rosso) degli elementi non armati a taglio Per coprire i picchi di taglio sollecitante in corrispondenza degli appoggi, che risultano comunque di entità molto ridotta, sono sufficienti i ferri piegati. 200

33 Per coprire i picchi di taglio sollecitante in corrispondenza degli appoggi, che risultano comunque di entità molto ridotta, sono sufficienti i ferri piegati. Pertanto, la verifica delle travi per i meccanismi fragili è soddisfatta e non sono necessari interventi di rinforzo. 201

34 Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei pilastri Diagramma Inviluppo dei tagli dei pilastri V12 per SLU+SLV (kn) V13 per SLU+SLV (kn) 202

35 Si eseguono le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi fragili dei pilastri: di seguito si riporta uno schema assonometrico in cui sono evidenziati gli elementi che non verificano a taglio nelle combinazioni SLU-SLV. Si riportano le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi fragili dei pilastri: Dal nodo Al nodo Pilastro Piano 1/2 Piano 1/3 Sezione V SD [kn] V RD [kn] 203 V SD /V RD V SD [kn] V RD [kn] V SD /V RD

36 Non si registrano elementi con S/R <

37 Si determina l indicatore di rischio associato: Oggetto Nodi Spettro di riferimento PGAC TR,C PGAC/PGAD (TR,C/TR,D)0.41 Pilastro (fragile) TU 2008 SLV H dove: - PGA C è l accelerazione di ancoraggio dello spettro di risposta (su roccia) calcolato in funzione del valore α.min; - PGA D è l accelerazione di ancoraggio dello spettro di risposta (su roccia) utilizzato per lo stato limite di riferimento; - TR,C è il periodo di ritorno del sisma calcolato in funzione del valore α.min - TR,D è il periodo di ritorno del sisma utilizzato per lo stato limite di riferimento. 205

38 Meccanismi fragili: verifiche a taglio dei setti Si osserva innanzitutto che la verifica a taglio compressione del calcestruzzo dell anima è sempre soddisfatta. Per quanto riguarda la verifica a taglio trazione dell armatura dell anima si registrano numerose carenze a dimostrazione del fatto che l armatura trasversale degli elementi non è sufficiente a resistere alle azioni di progetto. Nucleo Diaframma Setto B [m] H [m] Comb. critica V dc [kn] α V Ed [kn] N Ed [kn] M Ed [knm] V Rcd [kn] V Rds [kn] V Rds,scorrimento [kn] V S / V R NUCLEO NUCLEO NUCLEO NUCLEO NUCLEO NON VERIFICATO NON 1.20 VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON 1.07 VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON 1.63 VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON 0.78 VERIFICATO NON 1.19 VERIFICATO NON 1.56 VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO

39 NUCLEO NUCLEO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NUCLEO NON 1.19 VERIFICATO NUCLEO NON VERIFICATO 1.14 NUCLEO NUCLEO NUCLEO NUCLEO NON 2.21 VERIFICATO NON VERIFICATO NON VERIFICATO NON 1.04 VERIFICATO NON 1.44 VERIFICATO NON 1.80 VERIFICATO NON VERIFICATO NON 2.60 VERIFICATO NON 2.36 VERIFICATO NON 2.23

40 NUCLEO NUCLEO VERIFICATO L elemento con SD/SR max è il nucleo , per il quale SD/SR=

41 Meccanismi fragili; verifiche dei nodi La verifica di resistenza va eseguita solo per i nodi non interamente confinati come definiti al delle NTC Si riporta a titolo di esempio la verifica di alcuni nodi rappresentativi: Nodo 69 al livello 3, direzione X: Nodo 88 al livello 3, direzione X: 209

42 Verifica nodo 85 al livello 4, direzione X: 210

43 Valutazione dei risultati e individuazione delle criticità Dallo studio di vulnerabilità condotto non sono stati registrati particolari problemi per quanto riguarda la resistenza dei singoli elementi, eccezion fatta per i meccanismi fragili dei setti che richiedono interventi locali di rinforzo. Tuttavia si deve evidenziare una criticità legata alla presenza della grande bucatura a livello di tutti i solai, in corrispondenza delle attuali scale mobili e in prossimità del corpo scala, la quale potrebbe non garantire l infinita rigidezza nel piano di tutto il solaio. Descrizione dello stato di progetto Nell intervento di adeguamento si prevede di chiudere la bucatura in corrispondenza delle attuali scale mobili ai vari livelli, realizzando solai e rampe di collegamento in c.a. gettato in opera. In tale modo è garantita l infinita rigidezza di tutto il solaio ai vari livelli legando il corpo scala al resto della struttura e si modifica l organismo strutturale resistente complessivo. Per l adeguamento degli elementi esistenti da rinforzare, ovvero dei setti a taglio, si adotteranno fasciature in materiali fibrorinforzati in fibre di carbonio (CFRP). I compositi hanno caratteristiche meccaniche molto performanti e un peso specifico basso; ne consegue una facile posa in opera e una limitata invasività. Si scelgono in generale tessuti unidirezionali con grammatura della fibra non molto alta, cosicché il processo d impregnazione con resina sia molto più facile, avendo la sicurezza che tutta la superficie del tessuto sia bagnata da resina. FASCIATURA DEI SETTI I tessuti utilizzati sono caratterizzati dalle seguenti caratteristiche: Si prescrivono 3 strati di tessuto ed un applicazione di Tipo A, per la quale sono definiti i seguenti coefficienti parziali: Rottura γf 1.1 Delaminazione γf,d 1.2 Le applicazioni avvengono all interno di un edificio in c.a. non soggetto a condizioni ambientali critiche e verrà calcolata allo SLU, per cui si applica il coefficiente di conversione per condizioni di esposizione interna per un composito con fibre di carbonio e resina epossidica che vale ηa = NOTA DI CHIARIMENTO IN MERITO ALLE VERIFICHE EFFETTUATE CON FRP: - Tutti gli elementi (travi, pilastri, setti e nodi) soggetti a rinforzo mediante FRP sono univocamente individuati sulle tavole di progetto. - Il momento e il taglio resistenti sono calcolati in base alle normative vigenti riportate nello specifico paragrafo di questa relazione. 211

44 - Nei modelli strutturali i diversi elementi oggetto di verifica sono armati (a flessione e taglio) così come riportato negli elaborati originali di progetto. Tutti gli elaborati originali sono reperibili presso la Stazione Appaltante. - Nelle verifiche sintetiche vengono mostrati i risultati del rapporto Sollecitazione/Resistenza. 212

45 Verifiche Avendo alterato lo schema strutturale complessivo si rieseguono tutte le verifiche necessarie, al fine di verificare l adeguatezza degli interventi eseguiti. Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi I diagrammi di inviluppo SLU-SLV non risultano alterati rispetto alla condizione ante-operam in quanto le sollecitazioni dovute alla combinazioni statiche sono sempre maggiori rispetto a quelle derivanti dalle combinazioni dinamiche. NB: Il numero delle travate si riferisce al numero dei pilastri sulle quali le travi si appoggiano (è stata utilizzata la stessa nomenclatura delle tavole originali ) Travate Inviluppo dei momenti M12 per SLU-SLV ante-operam Inviluppo dei momenti M12 per SLU-SLV post-operam 213

46 Travate Inviluppo dei momenti M12 per SLU-SLV ante-operam Inviluppo dei momenti M12 per SLU-SLV post-operam 214

47 Travate Inviluppo dei momenti M12 per SLU-SLV ante-operam Inviluppo dei momenti M12 per SLU-SLV post-operam Pertanto, per le verifiche dei meccanismi duttili delle travi si rimanda alle verifiche ante-operam. 215

48 Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Diagramma Inviluppo delle sollecitazioni assiali dei pilastri Ante-operam Post-operam 216

49 Diagramma Inviluppo dei momenti flettenti dei pilastri Ante-operam Post-operam 217

50 Si eseguono le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi duttili dei pilastri: di seguito si riportano i risultati dei controlli svolti, dai quali si leggono i fattori di amplificazione dei momenti: MG Momento da carichi gravitazionali ME Momento da carichi sismici MR Momento resistente ultimo α ( MR- MG) / ME N.B. I momenti resistenti nei due piani sono valutati indipendentemente assumendo per N il valore medio dell'azione assiale nelle combinazioni di carico analizzate. Pilastro Nodi Sezione Comb. Critica N Medio [kn] Mx M G [knm] M E [knm] M R [knm] α 218 Comb. Critica N Medio [kn] My M G [knm] M E [knm] M R [knm] α

52 Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei setti Si riportano le verifiche dei vari elementi: Nucleo Setto Combinazione Critica N [kn] Mx [knm] My [knm] NUCLEO Base Sd/Sr Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som Non si registrano nuclei con SD/SR>1, l elemento con SD/SR max è il nucleo , per il quale SD/SR=0.40. Dal confronto tra la condizione ante-operam e quella post-operam si osserva che l incremento di carico nei setti dovuto alla realizzazione delle nuove porzioni di solaio non gravano eccessivamente sui setti esistenti, i quali continuano a verificare abbondantemente a pressoflessione. 220

53 Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi I diagrammi di inviluppo SLU-SLV non risultano alterati rispetto alla condizione ante-operam in quanto le sollecitazioni dovute alla combinazioni statiche sono sempre maggiori rispetto a quelle derivanti dalle combinazioni dinamiche. NB: Il numero delle travate si riferisce al numero dei pilastri sulle quali le travi si appoggiano (è stata utilizzata la stessa nomenclatura delle tavole originali ) Travate Inviluppo dei momenti per SLU-SLV ante-operam Inviluppo dei momenti per SLU-SLV post-operam 221

54 Travate Inviluppo dei momenti per SLU-SLV ante-operam Inviluppo dei momenti per SLU-SLV post-operam 222

55 Travate Inviluppo dei momenti per SLU-SLV ante-operam Inviluppo dei momenti per SLU-SLV post-operam Pertanto, per le verifiche dei meccanismi duttili delle travi si rimanda alle verifiche ante-operam. 223

57 Si eseguono le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi fragili dei pilastri. Si riportano le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi fragili dei pilastri: Pilastro Piano 1/2 Piano 1/3 Dal nodo Al nodo Sezione V SD [kn] V RD [kn] V SD /V RD V SD [kn] V RD [kn] V SD /V RD

58 Non si registrano elementi con S/R < 1. L elemento con ρ max è quello che va dal nodo 62 al nodo 320, per il quale S/R = 0.67, registrando un miglioramento del comportamento rispetto al caso ante-operam. 226

59 Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei setti Come nel caso ante-operam si registrano numerose carenze per quanto riguarda la verifica a taglio trazione dell armatura dell anima. Prevedendo gli interventi di rinforzo locale a taglio si riescono a soddisfare le richieste di resistenza. Si riportano le verifiche degli elementi rinforzati a taglio con le fibre di carbonio che risultano più sollecitati: 227

60 NUCLEO NUCLEO

61 NUCLEO NUCLEO : NUCLEO NUCLEO NUCLEO

62 NUCLEO NUCLEO

63 Verifiche in fondazione La fondazione è di tipo superficiale a plinti isolati e travi rovesce. Non si sono registrati in fondazione incrementi di carico dopo l intervento di adeguamento Verifica della portanza dei Plinti esistenti: Verrà utilizzato l approccio2: - (A1 + M1 + R3) tenendo conto dei seguenti coefficienti parziali per le resistenze: Capacità portante di un plinto tipo 270x270 utilizzando l approccio 2: Essendo Qlim (calcolato con i coefficienti M1)=23.2kg/cm 2 avremo: Rd = R Y R = ( R3) = 10.08kgcm 2 Diagramma di inviluppo pressioni sul terreno SLV e SLU (Ed): 231

64 Come si evince dall inviluppo delle pressioni sul terreno per ogni combinazione di carico statica e sismica è rispettata l eguaglianza Ed<Rd. La verifica a scorrimento dei plinti risulta superflua date le ottime caratteristiche geotecniche del terreno ed appurato che tutti i plinti sono intestati per l intera altezza sulla formazione. Di seguito verrà mostrato un calcolo globale e a vantaggio di statica non verrà considerato il terreno ai lati dei plinti (spinta passiva). Taglio sismico alla base: Comb Fx(kN) Fy(kN) Fz(kN)

65 Il taglio sismico più gravoso risulta essere Fx=14628kN con Ntot=64587kN. τ = c' + σ ' tanϕ' Tres = c' A + N tanϕ' A tot 360m 2 Tres = tan 24 = 54370kN Rd = Tres Y R = = 49427kN 1.1 Ed = Fy = 14628kN < Rd = 49427kN Ulteriori verifiche sui singoli plinti risultano superflue. Verifica sul plinto: Il plinto esistente 180 x 180 ha un armatura come da immagine allegata: 233

66 Verifiche plinti Modalità di verifica Il progetto e la verifica dei plinti in C.A. viene effettuato considerando come azioni agenti: Lo sforzo normale agente sul plinto. I momenti (come da figura) agenti sul plinto e dedotti dal calcolo. I momenti di trasporto T*h (dove T è il taglio ed h l altezza del plinto) Con tali sollecitazioni vengono calcolate le pressioni sul terreno (considerato come non reagente a trazione) e da queste calcolate le azioni di progetto per il dimensionamento delle armature. 234

67 Premesso che la verifica viene sempre condotta nella sezione del colletto a filo pilastro, indicando con α l'angolo compreso tra la base del plinto e la congiungente lo spigolo di detta base con l'attacco del pilastro, possono presentarsi i seguenti casi: L'angolo α è maggiore di trenta (> 30') gradi nel qual caso il plinto è considerato tozzo. La forza di trazione F con la quale viene dimensionata l armatura di base vale: dove: R risultante delle pressioni del terreno B base del Plinto b larghezza minima del pilastro sovrastante H Plinto altezza totale del plinto L'angolo α è minore di trenta (< 30') gradi nel qual caso il plinto è considerato snello ed il calcolo è svolto in maniera consueta considerando, per i plinti svasati, sezioni equivalenti di dimensioni: e per plinti cubici o a pozzetto: dove: H pl altezza del plinto copr spessore del copriferro b larghezza del plinto alla base 235

68 b1 larghezza del plinto al colletto A favore di sicurezza si è in ogni caso considerata (ai fini delle verifiche) la pressione massima sul terreno come agente sull'intera sezione del plinto. Sezioni Impiegate: Sez. Num Info. 3 Dimensio ni Criteri o B 270 [cm] H Plint 270 [cm] Verpli o Hp 75 n tozzo [cm] Terreno numero 1 Calcestruzz o f ck [kg/cm² ] f cd [kg/cm² ] σ RARE [kg/cm² ] σ FREQ [kg/cm² ] Rbk σ QP Acciai [kg/cm² o ] B 450 C f yk [kg/cm² ] Percentuale dell'armatura di parete utilizzata per la verifica del tirante nella parete ortogonale 0 % La resistenza della biella compressa in calcestruzzo di parete è valutata come S R=0.4 d h f cd / ( 1 + λ 2 ) Verifiche Plinti: Nodo Sez. Comb. N c Critica [kn] M c,base V c,base s Ter Beq. H Armature eq. M d M Rd N d [knm] [kn] [kg/cm²] [cm] [cm] [knm] [knm] [kn] f yd [kg/cm² ] σ yrare [kg/cm² ] σ yfreq [kg/cm² ] σ yqp [kg/cm² ] Copriferr o [cm] N Rsd [kn] V sd V rd [kg/m] [kg/m] 36 3 B f18 Tozzo H f18 Tozzo Il plinto risulta verificato Ulteriori verifiche risultano superflue. 236

69 Corpo basso sala conferenze Descrizione dello stato attuale Analisi dei carichi e combinazione delle azioni Carichi verticali Carichi orizzontali Condizioni di carico definite Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati Risultati modellazione strutturale Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei setti Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei pilastri Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei setti Meccanismi fragili: verifiche dei nodi Valutazione dei risultati e individuazione delle criticità Descrizione dello stato di progetto Risultati modellazione strutturale Verifiche Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei setti Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei pilastri Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei setti Verifiche in fondazione

70 Corpo basso sala conferenze Descrizione dello stato attuale Il corpo basso sala conferenze è strutturalmente molto simile al corpo basso chiesa, ad eccezione della presenza di un corpo scala posto in prossimità del giunto con il corpo basso arrivo visitatori. Analogamente al corpo basso chiesa, esso si sviluppa su 4 piani fuori terra con una porzione che si eleva per un ulteriore piano, per un altezza totale massima di 20m circa. La pianta è all incirca inscrivibile in un rettangolo di dimensioni 46mx24m, ma risulta fortemente irregolare in altezza: al II livello (q ) il solaio ricopre circa 470mq, ai livelli III e IV si estende per circa 1080mq con una foratura centrale di 135mq, al V livello per 812mq ed infine al VI per soli 375mq. Al livello 2 è stato inoltre realizzato un ampliamento della struttura destinato ad ospitare la camera iperbarica: è stata impostata chiusa una porzione del porticato ed è stata impostata una nuova fila di pilastri ad un unico piano. I pilastri sono a forma circolare di dimensioni variabili, che si rastremano dai livelli più bassi in cui il massimo diametro è di 70cm, fino ai livelli più alti, in cui il diametro minimo è di 35cm. Le travi sono per la totalità a spessore con sezioni variabili da un massimo di 190x36 cm fino ad un minimo di 40x36 cm. Si fa notare che i pilastri di bordo sono arretrati rispetto al giunto strutturale e che le travi sbalzano rispetto ad essi di circa 2m. Si individuano 4 telai resistenti in direzione X (direzione longitudinale) e 7 telai resistenti in direzione Y (direzione trasversale). Le fondazioni sono di tipo diretto, costituite in parte da travi rovesce e in parte da plinti isolati di dimensioni in pianta e altezza variabili ed estradosso a circa m.s.l.m.m. Le tamponature perimetrali sono costituite da murature a cassetta di tamponamento con pietra artificiale esterna, laterizio forato di spessore 26cm con sprizzatura e strato isolante interno, camera d aria, tramezzo forato da 8 cm e intonaco interno. I solai sono in latero-cemento a nervature incrociate prevalentemente di spessore 34+2 cm, con una zona di spessore 43+4cm al livello V. 238

71 Analisi dei carichi e combinazione delle azioni Carichi verticali G1 (cond1) CORPO BASSO SALA CONFERENZE* - piano tipo s=36cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond4) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 930 COMB.SISMICA 810 Tamponatura esterna* 550 G1 (cond1) CORPO BASSO SALA CONFERENZE* - solaio s=47cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond6) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 1070 COMB.SISMICA

72 G1 (cond1) CORPO BASSO SALA CONFERENZE* - piano copertura s=36cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 100 TOTALE 100 Qk (cond5) Neve DM2008 (as=250m) 88 TOTALE 88 SOMMA 558 COMB.SISMICA *in corsivo i carichi come da progetto originario 240

73 G1 (cond1) CORPO BASSO SALA CONFERENZE* - soletta nuova realizzazione s=20cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio soletta G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond4) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 1060 COMB.SISMICA 940 G1 (cond1) CORPO BASSO SALA CONFERENZE* - soletta nuova realizzazione s=20cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio soletta G2 (cond3) compiutamente definiti Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 100 TOTALE 100 Qk (cond5) Neve DM2008 (as=250m) 86 TOTALE 86 SOMMA 686 COMB.SISMICA

74 Carichi orizzontali Di seguito si riportano i parametri di calcolo dello spettro in accordo con TU Spettro in accordo con TU 2008 Trieste TS Longitudine Latitudine Tipo di Terreno A Coefficiente di amplificazione topografica (S T ) Vita nominale della costruzione (V N ) 50.0 anni Classe d'uso IVº coefficiente C U 2.0 Classe di duttilità impostata Bassa Fattore di struttura massimo q o per sisma orizzontale 1.50 Fattore di duttilità K R per sisma orizzontale 1.00 Fattore riduttivo regolarità in altezza K R 1.00 Fattore riduttivo per la presenza di setti K W 1.00 Fattore di struttura q per sisma orizzontale 1.50 Fattore di struttura q per sisma verticale 1.50 Smorzamento Viscoso ( 0.05 = 5% ) 0.05 TU 2008 SLV H Probabilità di superamento (P VR ) 10.0 e periodo di ritorno (T R ) 949 (anni) S s T B 0.11 [sec] T C 0.34 [sec] T D 2.18 [sec] a g /g F o T C * Fattori di partecipazione per il calcolo delle masse: Condizione Commento Fattore di Partecipazione 1 peso proprio perm strutt perm non strutt variabile piano neve Direzioni d'ingresso del Sisma SLV Direzione 1 Angolo in pianta 0.00 [ ] SLV Direzione 2 Angolo in pianta [ ] SLV Direzione 3 Angolo in pianta [ ] SLV Direzione 4 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 5 Angolo in pianta 0.00 [ ] 242

75 SLD Direzione 6 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 7 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 8 Angolo in pianta [ ] Percentuale della massa di piano utilizzata per la valutazione delle azioni dovute ad eccentricità addizionali del centro di massa 100.0% 243

76 Condizioni di carico definite Numero di condizioni di carico... : 5 Numero di combinazioni di carico. : 18 Condizione 1 peso proprio 2 perm strutt 3 perm non strutt 4 variabile piano 5 neve 6 Sisma 0+ SLV 7 Sisma 0- SLV 8 Sisma 90+ SLV 9 Sisma 90- SLV 10 Sisma 180+ SLV 11 Sisma 180- SLV 12 Sisma 270+ SLV 13 Sisma 270- SLV Combinazioni di carico: Combinazioni agli Stati Limite Ultimi Combinazione di carico numero 1 slu1 2 slu2 Comb.\Cond Combinazioni agli Stati Limite di Salvaguardia della Vita Combinazione di carico numero 3 Sisma 0+ / Sisma 0+ / Sisma 0- / Sisma 0- / Sisma 90+ / 0+ 8 Sisma 90+ / Sisma 90- / Sisma 90- / Sisma 180+ / Sisma 180+ / Sisma 180- / Sisma 180- / Sisma 270+ / Sisma 270+ / Sisma 270- / Sisma 270- / 180+ Comb.\Cond

77

78 Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati È stata condotta un analisi dinamica lineare con impiego del fattore di struttura q. Per la scelta del fattore di struttura è stato controllato se la struttura è regolare: La struttura è risultata non regolare in pianta e in altezza. È stato scelto, a vantaggio di sicurezza, il minimo valore del fattore di struttura indicato dalla normativa, ovvero q=

79 Risultati modellazione strutturale Si riportano di seguito gli schemi assonometrici della struttura modellata, riportando solo le sollecitazioni e gli spostamenti più significativi. Schemi assonometrici: 247

80 Centri di massa e di rigidezza: 248

81 Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Diagramma Inviluppo dei momenti flettenti di telai tipo NB: Il numero delle travate si riferisce al numero dei pilastri sulle quali le travi si appoggiano (è stata utilizzata la stessa nomenclatura delle tavole originali ) Travate SLU (knm) SLV (knm) Sovrapposizione diagrammi 249

84 In generale si osserva che il diagramma di inviluppo dei momenti nelle combinazioni sismiche (SLV) non supera quasi mai quello relativo alle combinazioni statiche (SLU). In particolare non si registrano i tipici diagrammi a farfalla derivanti dall applicazione delle azioni orizzontali al telaio e quindi non si osservano inversioni dei diagrammi in corrispondenza dei nodi. Tale comportamento è giustificato dalla bassa sismicità del sito in cui si trova il complesso ospedaliero di Cattinara e dalla geometria della struttura. La verifica delle travi risulta quindi di facile esecuzione in quanto per la maggior parte degli elementi il comportamento statico è quello più gravoso. Problemi si possono registrare nelle zone in prossimità dei nodi in quanto i diagrammi dei momenti sismici oltre a risultare schiacciati sono più spanciati rispetto ai quelli allo SLU: in queste aree le verifiche sono più delicate in quanto non è automatico il soddisfacimento della disuguaglianza E d R d in ogni sezione. Tuttavia, dopo aver inserito le armature le travate nel software di calcolo, sono state svolte le necessarie verifiche ed è stato osservato che nelle travi non si hanno problemi in termini di resistenza per quanto riguarda il comportamento flessionale in quanto l armatura presente riesce a coprire bene la richiesta di sollecitazioni anche in caso di evento sismico. A titolo di esempio si riporta la verifica della travata per l inviluppo delle combinazioni sismiche, per la quale si osserva che il momento resistente è sempre maggiore del momento sollecitante. Pertanto, la verifica delle travi per i meccanismi duttili è soddisfatta e non sono necessari interventi di rinforzo. 252

85 Armatura della travata dal progetto originario e verifica flessionale grafica dal software di calcolo 253

86 Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Diagramma Inviluppo delle sollecitazioni assiali dei pilastri SLU (kn) SLV (kn) 254

87 Diagramma Inviluppo dei momenti flettenti dei pilastri M12 per SLU+SLV (kn) M13 per SLU+SLV (kn) 255

88 Si eseguono le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi duttili dei pilastri: di seguito si riporta uno schema assonometrico in cui sono evidenziati in rosso gli elementi che non verificano a pressoflessione nelle combinazioni SLU-SLV. Si valutano inoltre i fattori di amplificazione dei momenti: MG Momento da carichi gravitazionali ME Momento da carichi sismici MR Momento resistente ultimo α ( MR- MG) / ME N.B. I momenti resistenti nei due piani sono valutati indipendentemente assumendo per N il valore medio dell'azione assiale nelle combinazioni di carico analizzate. Pilastro Nodi Mx Sezione Comb. N Medio Critica [kn] M G [knm] M E [knm] M R [knm] α 256 My Comb. N Medio Critica [kn] M G [knm] M E [knm] M R [knm] α

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91 Si determina l indicatore di rischio associato: Oggetto Nodi Spettro di riferimento PGAC TR,C PGAC/PGAD (TR,C/TR,D)0.41 Pilastro (duttile/resistenza) TU 2008 SLV H dove: - PGA C è l accelerazione di ancoraggio dello spettro di risposta (su roccia) calcolato in funzione del valore α.min; - PGA D è l accelerazione di ancoraggio dello spettro di risposta (su roccia) utilizzato per lo stato limite di riferimento; - TR,C è il periodo di ritorno del sisma calcolato in funzione del valore α.min - TR,D è il periodo di ritorno del sisma utilizzato per lo stato limite di riferimento. 259

92 Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei setti Si riportano le verifiche dei vari elementi: L elemento che presenta ρmax = S/R = 2.07 è l elemento setto individuato dai nodo Nucleo Setto Combinazione Critica N [kn] Mx [knm] My [knm] NUCLEO Base Sd/Sr Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som NUCLEO Base Som Si registra un solo elemento con S/R > 1, ovvero quello tra i nodi che presenta ρmax = S/R =

93 Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Diagramma Inviluppo dei tagli di telai tipo NB: Il numero delle travate si riferisce al numero dei pilastri sulle quali le travi si appoggiano (è stata utilizzata la stessa nomenclatura delle tavole originali ) Travate SLU SLV Sovrapposizione dei diagrammi 261

96 Come nel caso del comportamento flessionale, anche per il tagliante si osserva che il diagramma di inviluppo dei tagli nelle combinazioni sismiche (SLV) non supera quasi mai quello relativo alle combinazioni statiche (SLU) e, soprattutto, esso non si inverte in nessuna sezione. La verifica delle travi risulta quindi di facile esecuzione in quanto per la maggior parte degli elementi il comportamento statico è quello più gravoso. Osservando le carpenterie di progetto e coerentemente con le dimensioni geometriche degli elementi, è stato osservato che le travi si possono considerare come solette non armate a taglio in quanto le staffe presenti sono tutte aperte (vedi particolare di seguito riportato per la travata di riferimento ). Per assorbire i picchi in prossimità degli appoggi sono stati aggiunti i ferri piegati, secondo la pratica progettuale del tempo. Pertanto le verifiche sono state condotte trascurando completamente il contributo delle staffe aperte e considerando gli elementi senza armature trasversali resistenti a taglio (impiegando la delle NTC 2008 per la determinazione del V Rd ). Laddove sono presenti i ferri piegati, il loro contributo è stato aggiunto nella determinazione del taglio resistente complessivo. Si riporta a titolo di esempio la verifica delle travate

97 Si calcola dapprima il taglio resistente degli elementi non armati a taglio: Trave 100x36: CARATTERISTICHE SEZIONE b= 100 cm H= 36 cm d'= 3 cm d= 33 cm K= Vmin= Mpa d= 330 mm Ned= 0 N- COMPRESSIONE-(Newton) Ac= mmq sigmacp= 0 MPa bw= 1000 mm Asl= 7.70 cmq ρ1= Primo termine KN Secondo termine KN Vrd= KN Si sovrappone il taglio resistente (in rosso) al taglio sollecitante e si osserva che nella maggior parte delle sezioni il solo contributo del taglio calcolato come elemento non armato a taglio è maggiore del taglio sollecitante. Per coprire i picchi di taglio sollecitante in corrispondenza degli appoggi, che risultano di entità molto ridotta, sono sufficienti i ferri piegati. 265

98 Sovrapposizione del taglio sollecitante da inviluppo SLU-SLV con il taglio resistente (in rosso) degli elementi non armati a taglio Per coprire i picchi di taglio sollecitante in corrispondenza degli appoggi, che risultano comunque di entità molto ridotta, sono sufficienti i ferri piegati. 266

99 Per coprire i picchi di taglio sollecitante in corrispondenza degli appoggi, che risultano comunque di entità molto ridotta, sono sufficienti i ferri piegati. Pertanto, la verifica delle travi per i meccanismi fragili è soddisfatta e non sono necessari interventi di rinforzo. 267

101 Si eseguono le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi fragili dei pilastri: di seguito si riporta uno schema assonometrico in cui sono evidenziati gli elementi che non verificano a taglio nelle combinazioni SLU-SLV. Si riportano le verifiche in termini di resistenza dei meccanismi fragili dei pilastri: Dal nodo Al nodo Pilastro Piano 1/2 Piano 1/3 Sezione V SD [kn] V RD [kn] 269 V SD /V RD V SD [kn] V RD [kn] V SD /V RD

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103 Si registrano 7 elementi con S/R > 1, l elemento con ρmax = S/R = 2.39 è l elemento dal nodo 431 al nodo

104 Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei setti Si osserva innanzitutto che la verifica a taglio compressione del calcestruzzo dell anima è sempre soddisfatta. Per quanto riguarda la verifica a taglio trazione dell armatura dell anima si registrano numerose carenze a dimostrazione del fatto che l armatura trasversale degli elementi non è sufficiente a resistere alle azioni di progetto. Nucleo Diaframma Setto B [m] H [m] Comb. critica V dc [kn] α V Ed [kn] N Ed [kn] M Ed [knm] NUCLEO V Rcd [kn] V Rds [kn] NUCLEO NUCLEO NUCLEO V S / V R L elemento che presenta ρmax = S/R = 7.57 è quello tra i nodi

105 Meccanismi fragili: verifiche dei nodi La verifica di resistenza va eseguita solo per i nodi non interamente confinati come definiti al delle NTC Si riporta a titolo di esempio la verifica di alcuni nodi rappresentativi: Nodo 121 al livello 2, direzione X Nodo 118 al livello 3, direzione X 273

106 Nodo 118 al livello 4, direzione X Non si registrano problemi per quanto riguarda i nodi. 274

107 Valutazione dei risultati e individuazione delle criticità Dallo studio di vulnerabilità condotto sono stati evidenziati problemi per quanto riguarda i pilastri, sia per quanto riguarda i meccanismi duttili sia quelli fragili, e i setti, soprattutto per i meccanismi fragili. Si sceglie di intervenire localmente, applicando rinforzi a flessione mediante fasciature in FRP. Descrizione dello stato di progetto Nell intervento di adeguamento si prevede di demolire la superfetazione rappresentata dall attuale camera iperbarica, realizzata in epoca posteriore rispetto al monoblocco originario, recuperando quindi la struttura primitiva del fabbricato. Si realizzano inoltre dei collegamenti con l adiacente struttura del Burlo chiudendo una porzione della chiostrina centrale ai livelli 3 e 4, e allargando una porzione del solaio in corrispondenza del livello 5. In particolare, ai livelli 3 e 4 si prevede di realizzare una soletta gettata in opera su travi di acciaio fissate direttamente ai pilastri esistenti, mentre per allargare il solaio al livello 5 si sopraeleva una fila di pilastri esistenti su cui far scaricare le travi di nuova realizzazione che sostengono il solaio. Per l adeguamento degli elementi esistenti che richiedono interventi locali di rinforzo si adotteranno fasciature in materiali fibrorinforzati in fibre di carbonio (CFRP). I compositi hanno caratteristiche meccaniche molto performanti e un peso specifico basso; ne consegue una facile posa in opera e una limitata invasività. Si scelgono in generale tessuti unidirezionali con grammatura della fibra non molto alta, cosicché il processo d impregnazione con resina sia molto più facile, avendo la sicurezza che tutta la superficie del tessuto sia bagnata da resina. FASCIATURA DEI PILASTRI Si prevede un rinforzo in avvolgimento delle sezioni dei pilastri individuati nello schema assonometrico riportato di seguito con tessuti in CFRP 275

108 I tessuti utilizzati sono caratterizzati dalle seguenti caratteristiche: Si prescrivono 3 strati di tessuto ed un applicazione di Tipo A, per la quale sono definiti i seguenti coefficienti parziali: Rottura γf 1.1 Delaminazione γf,d 1.2 Le applicazioni avvengono all interno di un edificio in c.a. non soggetto a condizioni ambientali critiche e verrà calcolata allo SLU, per cui si applica il coefficiente di conversione per condizioni di esposizione interna per un composito con fibre di carbonio e resina epossidica che vale ηa = NOTA DI CHIARIMENTO IN MERITO ALLE VERIFICHE EFFETTUATE CON FRP: - Tutti gli elementi (travi, pilastri, setti e nodi) soggetti a rinforzo mediante FRP sono univocamente individuati sulle tavole di progetto. - Il momento e il taglio resistenti sono calcolati in base alle normative vigenti riportate nello specifico paragrafo di questa relazione. - Nei modelli strutturali i diversi elementi oggetto di verifica sono armati (a flessione e taglio) così come riportato negli elaborati originali di progetto. Tutti gli elaborati originali sono reperibili presso la Stazione Appaltante. - Nelle verifiche sintetiche vengono mostrati i risultati del rapporto Sollecitazione/Resistenza. 276

109 Risultati modellazione strutturale Si riportano di seguito gli schemi assonometrici della struttura modellata con gli interventi previsti, riportando solo le sollecitazioni e gli spostamenti più significativi. Viste in pianta con numerazione nodi e carichi: 277

110 278

111 279

112 Schemi assonometrici: 280

113 Verifiche Si eseguono le verifiche degli elementi, rinforzati e non, al fine di verificare l adeguatezza degli interventi eseguiti. Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Gli interventi di parziale chiusura delle chiostrine ai livelli 3 e 4 non interessano le travi esistenti in quanto tutti i solai vengono appoggiati su travi in acciaio di nuova realizzazione fissate ai pilastri esistenti. Inoltre si osserva che i diagrammi di inviluppo SLU-SLV non risultano alterati rispetto alla condizione anteoperam in quanto le sollecitazioni dovute alla combinazioni statiche sono sempre maggiori rispetto a quelle derivanti dalle combinazioni dinamiche. Pertanto, per le verifiche dei meccanismi duttili delle travi si rimanda alle verifiche ante-operam. Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri I pilastri che allo stato attuale non verificano a flessione e quelli su cui si hanno incrementi di carico in quanto sostengono le coperture di nuova realizzazione sono fasciati con fibre di carbonio. Le verifiche sono di seguito riportate: Pilastro Dal nodo Al nodo Sezione Comb. Critica S/R

114 Da cui risulta che tutti gli elementi sono verificati. Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei setti Si riportano le verifiche sintetiche a seguito dell intervento di rinforzo locale a pressoflessione, grazie al quale si riesce a soddisfare le richieste di resistenza anche nel setto tra i nodi MECCANISMI DUTTILI Numero di elementi con S/R > 1 = 0 Elemento con ρ max =S/R setto nodi = 0.98 Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Come per i meccanismi duttili, i diagrammi di inviluppo SLU-SLV non risultano alterati rispetto alla condizione ante-operam in quanto le sollecitazioni dovute alla combinazioni statiche sono sempre maggiori rispetto a quelle derivanti dalle combinazioni dinamiche. Pertanto, per le verifiche dei meccanismi fragili delle travi si rimanda alle verifiche ante-operam. 282

115 Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei pilastri I pilastri che allo stato attuale non verificano a taglio e quelli su cui si hanno incrementi di carico in quanto sostengono le coperture di nuova realizzazione sono fasciati con fibre di carbonio. Le verifiche sono di seguito riportate: Pilastro Piano 1/2 Piano 1/3 Dal Al nodo nodo Sezione V SD [kn] V RD [kn] 283 V SD /V RD V SD [kn] V RD [kn] V SD /V RD

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118 Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei setti Si riportano le verifiche degli elementi rinforzati a taglio con le fibre di carbonio che risultano più sollecitati: NUCLEO

119 287

120 Verifiche in fondazione La fondazione è di tipo superficiale a plinti isolati, tranne nella zona a ridosso della Torre dove sono collegate al solettone. Gli interventi in fondazione saranno effettuati solo nelle zone in cui avviene un cospicuo incremento di carico a seguito degli interventi. Tensioni di esercizio sul terreno pre-intervento: 288

121 Tensioni di esercizio sul terreno post-intervento: Si può notare che i plinti di dimensioni maggiori, a seguito dell intervento subiscono degli incrementi di carico di circa 0,2-0,3 kg/cm 2 quindi trascurabile per il tipo di terreno presente. Verranno invece allargati i plinti dei pilastri n118 e 119 come mostrato nell immagine allegata. Per quanto riguarda i cedimenti non si ritiene che questo modesto incremento di carico possa indurre cedimenti differenziali, soprattutto perché tutti i plinti sono intestati nella formazione. Di seguito verrà mostrato il calcolo della portanza. Verifica della portanza dei Plinti esistenti: Verrà utilizzato l approccio2: -(A1 + M1 + R3) 289

122 tenendo conto dei seguenti coefficienti parziali per le resistenze: Capacità portante di un plinto tipo 300x300 utilizzando l approccio 2: Essendo Qlim (calcolato con i coefficienti M1)=26.3kg/cm 2 avremo: Rd = R Y R 26.3 = = 11.43kgcm 2.3( R3) 2 Diagramma di inviluppo pressioni sul terreno SLV e SLU (Ed): 290

123 Come si evince dall inviluppo delle pressioni sul terreno per ogni combinazione di carico statica e sismica è rispettata l eguaglianza Ed<Rd. La verifica a scorrimento dei plinti risulta superflua date le ottime caratteristiche geotecniche del terreno ed appurato che tutti i plinti sono intestati per l intera altezza sulla formazione. Di seguito verrà mostrato un calcolo globale e a vantaggio di statica non verrà considerato il terreno ai lati dei plinti (spinta passiva). Taglio sismico alla base: Totali Comb Fx Fy Fz [kn] [kn] [kn]

124 Il taglio sismico più gravoso risulta essere Fx=6529kN con Ntot=56116kN. τ = c' + σ ' tanϕ' Tres = c' A + N tanϕ' A tot 290m 2 Tres = tan 24 = 45000kN Rd = Tres Y R = = 40900kN 1.1 Ed = Fy = 6500kN << Rd = 40900kN Ulteriori verifiche sui singoli plinti risultano superflue. Verifica sul plinto: Il plinto esistente 300 x 300 ha un armatura come da immagine allegata: 292

125 Verifiche plinti Modalità di verifica Il progetto e la verifica dei plinti in C.A. viene effettuato considerando come azioni agenti: Lo sforzo normale agente sul plinto. I momenti (come da figura) agenti sul plinto e dedotti dal calcolo. I momenti di trasporto T*h (dove T è il taglio ed h l altezza del plinto) Con tali sollecitazioni vengono calcolate le pressioni sul terreno (considerato come non reagente a trazione) e da queste calcolate le azioni di progetto per il dimensionamento delle armature. Premesso che la verifica viene sempre condotta nella sezione del colletto a filo pilastro, indicando con α l'angolo compreso tra la base del plinto e la congiungente lo spigolo di detta base con l'attacco del pilastro, possono presentarsi i seguenti casi: L'angolo α è maggiore di trenta (> 30') gradi nel qual caso il plinto è considerato tozzo. La forza di trazione F con la quale viene dimensionata l armatura di base vale: dove: R risultante delle pressioni del terreno B base del Plinto b larghezza minima del pilastro sovrastante H Plinto altezza totale del plinto L'angolo α è minore di trenta (< 30') gradi nel qual caso il plinto è considerato snello ed il calcolo è svolto in maniera consueta considerando, per i plinti svasati, sezioni equivalenti di dimensioni: e per plinti cubici o a pozzetto: 293

126 dove: H pl altezza del plinto copr spessore del copriferro b larghezza del plinto alla base b1 larghezza del plinto al colletto A favore di sicurezza si è in ogni caso considerata (ai fini delle verifiche) la pressione massima sul terreno come agente sull'intera sezione del plinto. Sezioni Impiegate: Sezioni Impiegate: Sez. Num Info. 2 Dimensio ni Criteri o B 300 [cm] H Plint 300 [cm] Verpli o Hp 100 n tozzo [cm] Terreno numero 1 Calcestruzz o f ck [kg/cm² ] f cd [kg/cm² ] σ RARE [kg/cm² ] σ FREQ [kg/cm² ] Rbk σ QP Acciai [kg/cm² o ] B 450 C f yk [kg/cm² ] f yd [kg/cm² ] σ yrare [kg/cm² ] σ yfreq [kg/cm² ] σ yqp [kg/cm² ] Copriferr o [cm] Fattore di sovraresistenza γ R,d=0.00 Fattore di sovraresistenza Bicchieri γ R,d=0.00 Verifiche dei plinti a bicchiere Percentuale dell'armatura di parete utilizzata per la verifica del tirante nella parete ortogonale 0 % La resistenza della biella compressa in calcestruzzo di parete è valutata come S R=0.4 d h f cd / ( 1 + λ 2 ) 1/2 Verifiche Plinti: Nodo Sez. Comb. N c Critica [kn] M c,base V c,base [knm] [kn] s Ter Beq. H Armature eq. M d M Rd N d [kg/cm²] [cm] [cm] [knm] [knm] [kn] N Rsd [kn] V sd V rd [kg/m] [kg/m] 26 2 B f20 Tozzo H f20 Tozzo Il plinto risulta verificato Ulteriori verifiche risultano superflue. 294

127 Torre Medica e Chirurgica Descrizione dello stato attuale Descrizione dell intervento di Adeguamento: Analisi dei carichi e combinazione delle azioni Carichi verticali Carichi orizzontali Condizioni di carico definite Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati Risultati modellazione strutturale Valutazione dei risultati e individuazione delle criticità Descrizione dello stato di progetto Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati per l intervento di adeguamento sismico Analisi dei carichi e combinazione delle azioni per l intervento di adeguamento sismico Risultati modellazione strutturale Analisi Dinamica Lineare: Sintesi dei risultati e intervento di adeguamento sismico: Verifiche Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi Meccanismi duttili: comportamento flessionale dei pilastri Meccanismi fragili: comportamento a taglio delle travi Meccanismi fragili: comportamento a taglio dei pilastri Meccanismi duttili: verifiche a pressoflessione dei setti Meccanismi fragili: verifiche a taglio dei setti Meccanismi fragili: verifiche a taglio dei nodi Verifiche agli SLD Verifiche agli SLO Verifiche in fondazione

128 Torre Medica e Chirurgica Descrizione dello stato attuale La Torre Medica e la Torre Chirurgica dal punto di vista strutturale sono sostanzialmente identiche, specchiate rispetto ad un asse di 45, composte entrambe da due corpi distinti giuntati con un distacco di soli 2cm. La struttura portante è in c.a. con setti e pilastri che si sviluppano su 17 piani fuori terra per un altezza massima di circa 60metri. I pilastri si rastremano ad ogni piano e gli orizzontamenti sono costituiti da travi in spessore ordite nelle due direzioni principali. I solai sono in latero-cemento a nervature incrociate di spessore 34+2 cm e in alcune zone La nervatura incrociata garantisce un solaio infinitamente rigido anche se presente solo 2cm di cappa in c.a. Le tamponature perimetrali sono costituite da murature a cassetta di tamponamento con pietra artificiale esterna, laterizio forato di spessore 26cm con sprizzatura e strato isolante interno, camera d aria, tramezzo forato da 8 cm e intonaco interno. Le fondazioni sono di tipo superficiale con un solettone alla base di 80cm e nervature che collegano gli elementi verticali di 2.10m per una larghezza di 1.50m. Prima di procedere con la progettazione dell intervento di adeguamento, per ciascun corpo strutturale è stata effettuata una verifica di Vulnerabilità Sismica che è consistita nel modellare le strutture con un software agli elementi finiti, quindi procedere con le verifiche analitiche ed individuare i rispettivi indici di rischio sismico. Per le Torri in questione la Vulnerabilità Sismica consiste nell avere un giunto assolutamente insufficiente ad evitare fenomeni di martellamento tra loro. I modelli strutturali agli elementi finiti mostrano gli spostamenti agli SLV assolutamente incompatibili con il giunto attualmente presente di soli 2cm. Poter prevedere un allargamento del giunto in esame (come per tutti i corpi bassi) non è risultato attuabile in quanto il giunto si trova a ridosso delle strutture verticali. Per la Torre Medica e la Torre Chirurgica quindi non è possibile quantificare la vulnerabilità mediante un indice di rischio in quanto l effetto del martellamento tra le strutture è imprevedibile e non quantificabile a livello numerico. 296

129 Descrizione dell intervento di Adeguamento: Le Torri verranno adeguate secondo le attuali NTC. L intervento che si propone è quello di rendere ciascuna coppia di edifici un unico corpo da un punto di vista strutturale. Tale obiettivo si ottiene utilizzando apparecchi fluidodinamici denominati shock transmitters, frequentemente usati in ponti e viadotti nonché nell adeguamento di edifici esistenti, con comportamento dipendente dalla velocità relativa con cui si muovono gli elementi strutturali da essi collegati. In particolare, per velocità molto basse (indotte ad es. da dilatazioni termiche) offrono una reazione altrettanto bassa, consentendo gli spostamenti relativi tra i corpi che collegano; a fronte di azioni dinamiche ad alta velocità (ad es. sismiche), invece, reagiscono con forze molto più elevate e con un elevata rigidezza, ostacolando gli spostamenti e garantendo un opportuna ridistribuzione dei carichi dinamici tra i diversi elementi strutturali. In questo modo, perciò, viene garantita la dilatazione termica tra i due blocchi in condizioni di normale esercizio, mentre in concomitanza di un evento sismico essi si comportano come un unico corpo. Una volta collegati i due corpi si è proceduto ad analizzare la struttura mediante un software agli elementi finiti, andando a progettare gli interventi di rinforzo là dove necessario. Verranno utilizzati dispositivi come quello di Fig1: Fig1 Vista laterale e in pianta del dispositivo Shock-transmitter Una volta modellati gli edifici con le bielle di opportuna rigidezza, così come mostrato nei paragrafi successivi della seguante relazione, si è proceduto con le verifiche degli elementi duttili e degli elementi fragili così come definiti nell attuale DM2008. Si è constatato che l edificio è sufficientemente rigido e resistente, i pilastri hanno tutti una deformata e una sollecitazione tipica di un edificio a mensola in quanto la rigidezza flessionale degli elementi verticali è di gran lunga inferiore alla ridezza delle travi (esattamente 297

130 l opposto di un comportamento shear-type). Quasi tutte le travi perciò hanno una sollecitazione massima dovuta ai soli carichi verticali tranne nelle zone in cui le travi risultano più corte in cui sono previsti interventi mirati. Verranno effettuati inoltre degli interventi sui setti esistenti mediante fibre di carbonio al fine di incrementarne la resistenza a taglio. Esternamente alle torri è stato inserito un ascensore verticale la cui struttura di acciaio verrà collegata alla Torre esistente in c.a. 298

131 Analisi dei carichi e combinazione delle azioni Carichi verticali G1 (cond1) TORRE MEDICA* - piano tipo s=36cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond4) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 930 COMB.SISMICA 810 G1 (cond1) TORRE MEDICA* - piano tipo s=42cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 150 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 260 Qk (cond4) Variabile di piano (cat C1) 300 TOTALE 300 SOMMA 1020 COMB.SISMICA

132 G1 (cond1) TORRE MEDICA* - piano copertura s=36cm h(m) b(m) ρ(dan/m 3 ) dan/m 2 Peso Proprio Elementi Strutturali - eseguito in automatico dal software G1 (cond2) Peso proprio solai G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Pavimenti e soffitti (inclusi i sottofondi) 100 controsoffitti + impianti 30 TOTALE 210 Qk (cond4) Neve DM2008 (as=250m) 88 TOTALE 88 SOMMA 668 COMB.SISMICA 580 Tamponatura esterna* 550 dan/m 2 in corsivo i carichi come da progetto originario 300

133 Carichi orizzontali Vento: AZIONE DEL VENTO (DM2008 par CNR-DT206/2008) L azione del vento è stata calcolata in ottemperanza alle normative vigenti confrontando il risultato ottenuto con quello precedentemente calcolato dall ing. Giuseppe Suraci il quale ha prodotto un elaborato di verifica all azione del vento delle torri esistenti dal titolo Relazione sulla sicurezza della Torre Medica (con particolare riguardo all azione del vento. L azione del vento nella Nuova Torre di collegamento risulta maggiore rispetto al calcolo dell ing. Giuseppe Suraci in quanto si è considerato un Tempo di Ritorno di 100anni anziché 50anni come per le normali costruzioni. 301

134 302

135 Tutte le verifiche sono state condotte con i valori sopra elencati. Di seguito si riportano i parametri di calcolo dello spettro in accordo con TU Trieste TS Longitudine Latitudine Tipo di Terreno A Coefficiente di amplificazione topografica (S T ) Vita nominale della costruzione (V N ) 50.0 anni Classe d'uso IVº coefficiente C U 2.0 Classe di duttilità impostata Bassa Fattore di struttura massimo q o per sisma orizzontale 1.50 Fattore di duttilità K R per sisma orizzontale 1.00 Fattore riduttivo regolarità in altezza K R 1.00 Fattore riduttivo per la presenza di setti K W 1.00 Fattore di struttura q per sisma orizzontale 1.50 Fattore di struttura q per sisma verticale 1.50 Smorzamento Viscoso ( 0.05 = 5% ) 0.05 TU 2008 SLV H Probabilità di superamento (P VR ) 10.0 e periodo di ritorno (T R ) 949 (anni) S s T B 0.11 [sec] T C 0.34 [sec] T D 2.18 [sec] a g /g F o T C *

136 TU 2008 SLD H Probabilità di superamento (P VR ) 63.0 e periodo di ritorno (T R ) 101 (anni) S s T B 0.09 [sec] T C 0.26 [sec] T D 1.84 [sec] a g /g F o T C * TU 2008 SLO H Probabilità di superamento (PVR) 81.0 e periodo di ritorno (TR) 60 (anni) 304

137 Ss TB 0.08 [sec] TC 0.24 [sec] TD 1.79 [sec] ag/g Fo TC* Fattori di partecipazione per il calcolo delle masse: Condizione Commento Fattore di Partecipazione 1 p.p p.solai perm portati Variabile di piano Neve Direzioni d'ingresso del Sisma SLV Direzione 1 Angolo in pianta 0.00 [ ] SLV Direzione 2 Angolo in pianta [ ] SLV Direzione 3 Angolo in pianta [ ] SLV Direzione 4 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 5 Angolo in pianta 0.00 [ ] SLD Direzione 6 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 7 Angolo in pianta [ ] SLD Direzione 8 Angolo in pianta [ ] SLO Direzione 9 Angolo in pianta 0.00 [ ] SLO Direzione 10 Angolo in pianta [ ] SLO Direzione 11 Angolo in pianta [ ] SLO Direzione 12 Angolo in pianta [ ] Percentuale della massa di piano utilizzata per la valutazione delle azioni dovute ad eccentricità addizionali del centro di massa 100.0% 305

138 Condizioni di carico definite Numero di condizioni di carico... : 6 Numero di combinazioni di carico. : 33 Condizione 1 p.p. 2 p.solai 3 perm portati 4 Variabile di piano 5 Neve 6 Vento 7 Sisma 0SLV 8 Sisma 90SLV 9 Sisma 180SLV 10 Sisma 270SLV 11 Sisma 0SLD 12 Sisma 90SLD 13 Sisma 180SLD 14 Sisma 270SLD 15 Sisma 0SLO 16 Sisma 90SLO 17 Sisma 180SLO 18 Sisma 270SLO Combinazioni di carico: Combinazioni agli Stati Limite Ultimi Combinazione di carico numero 1 SLU1 2 SLU2 3 SLU3 Comb.\Cond Combinazioni agli Stati Limite di Salvaguardia della Vita Combinazione di carico numero 4 Sisma 0 / 90 5 Sisma 0 / Sisma 90 / 0 7 Sisma 90 / Sisma 180 / 90 9 Sisma 180 / Sisma 270 / 0 11 Sisma 270 / 180 Comb.\Cond Combinazioni RARE Stati Limite di Esercizio Combinazione di carico numero 12 rara1 13 rara2 14 rara3 306

139 Comb.\Cond Combinazioni FREQUENTI Stati Limite di Esercizio Combinazione di carico numero 15 freq1 16 freq2 17 freq3 Comb.\Cond Combinazioni agli Stati Limite di Danno Combinazione di carico numero 18 Sisma 0 / Sisma 0 / Sisma 90 / 0 21 Sisma 90 / Sisma 180 / Sisma 180 / Sisma 270 / 0 25 Sisma 270 / 180 Comb.\Cond Combinazioni agli Stati Limite di Operatività Combinazione di carico numero 26 Sisma 0 / Sisma 0 / Sisma 90 / 0 29 Sisma 90 / Sisma 180 / Sisma 180 / Sisma 270 / 0 33 Sisma 270 / 180 Comb.\Cond

140 Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati E stata condotta un analisi dinamica lineare con impiego del fattore di struttura q. Per la scelta del fattore di struttura è stato controllato se la struttura è regolare: La struttura è risultata regolare in pianta ma non regolare in altezza. È stato scelto, a vantaggio di sicurezza, il minimo valore del fattore di struttura indicato dalla normativa, ovvero q=

141 Risultati modellazione strutturale Si riportano di seguito gli schemi assonometrici dei due corpi strutturali indipendenti costituenti la Torre Medica Viste in pianta con numerazione nodi e carichi: 309

142 310

143 311

144 312

145 313

146 314

147 Schema assonometrico: 315

148 Torre Medica Interna Torre Medica Esterna 316

149 Torre Medica Interna: Spostamento orizzontale allo SLV (deformata sotto una combinazione sismica) 317

150 Torre Medica Esterna: Spostamento orizzontale allo SLV (deformata sotto una combinazione sismica) Valutazione dei risultati e individuazione delle criticità Dalle deformate sulle combinazioni sismiche si osserva subito che la Vulnerabilità Sismica delle Torri consiste nell avere un giunto assolutamente insufficiente ad evitare fenomeni di martellamento tra loro. Non sono state effettuate ulteriori verifiche sulle sollecitazioni in quanto il martellamento provocherebbe stati tensionali e modi di vibrare assolutamente imprevedibili. Poter prevedere un allargamento del giunto in esame (come per tutti i corpi bassi) non è risultato attuabile in quanto il giunto in esame si trova a ridosso delle strutture verticali. Descrizione dello stato di progetto L intervento che si propone è quello di rendere ciascuna coppia di edifici un unico corpo da un punto di vista strutturale. Tale obiettivo si ottiene utilizzando apparecchi fluidodinamici denominati shock transmitters, frequentemente usati in ponti e viadotti nonché nell adeguamento di edifici esistenti, con comportamento dipendente dalla velocità relativa con cui si muovono gli elementi strutturali da essi collegati. In particolare, per velocità molto basse (indotte ad es. da dilatazioni termiche) offrono una reazione altrettanto bassa, consentendo gli spostamenti relativi tra i corpi che collegano; a fronte di azioni 318

151 dinamiche ad alta velocità (ad es. sismiche), invece, reagiscono con forze molto più elevate e con un elevata rigidezza, ostacolando gli spostamenti e garantendo un opportuna ridistribuzione dei carichi dinamici tra i diversi elementi strutturali. In questo modo, perciò, viene garantita la dilatazione termica tra i due blocchi in condizioni di normale esercizio, mentre in concomitanza di un evento sismico essi si comportano come un unico corpo. Una volta collegati i due corpi si è proceduto ad analizzare la struttura mediante un software agli elementi finiti, andando a progettare gli interventi di rinforzo là dove necessario. Verranno utilizzati dispositivi come quello di Fig1: Fig1 Vista laterale e in pianta del dispositivo Shock-transmitter Il fluido utilizzato all interno degli shock-transmitters ha una comprimibilità di circa il 5% del suo spostamento ammissibile. Sono stati utilizzati dispositivi con Fmax=350kN disponendoli su quasi tutti i piani. Nel software di calcolo sono state inserite bielle aventi le seguenti caratteristiche: F=Kd d= 2 mm Comprimibilità del fluido Fmax= 350 kn Fmax sopportabile dalla struttura localmente K=EA/L= N/mm Rigidezza della biella Nel software verranno usate delle bielle di A=21.3cm 2 (HEA100) A= 2130 mm 2 L= 590 mm 319

152 E= N/mm 2 Modulo elastico assegnato alla biella In fig.2 viene riportata una pianta tipo dove vengono inseriti gli shock-transmitters: giunto tecnico s=20mm shock-transmitter da 350kN travi di piano esistenti shock-transmitter da 350kN 320

153 Tipo di analisi svolta e criteri di verifica adottati per l intervento di adeguamento sismico Analisi dinamica lineare con impiego del fattore di struttura q. Analisi dei carichi e combinazione delle azioni per l intervento di adeguamento sismico Si vedano i carichi verticali ed orizzontali utilizzati nella verifica di Vulnerabilità Sismica. Risultati modellazione strutturale Analisi Dinamica Lineare: È stato scelto, a vantaggio di sicurezza, il minimo valore del fattore di struttura indicato dalla normativa, ovvero q=1.5. Schema assonometrico: 321

154 Vista in pianta: Centro di Massa e Centro di Rigidezza Primo modo di vibrare T=2.54s Vista in Prospetto Y-Z Vista in pianta 322

155 Secondo Modo di Vibrare T=2.00s Vista in pianta Terzo modo di vibrare T=1.47s Vista in Prospetto X-Z Vista in pianta Direzione Modo Periodo % Massa Modale d'ingresso Principale [sec] Modo Principale 0.00 [ ] [ ] [ ] [ ]

156 Inviluppo Sforzo normale sui pilastri Inviluppo Momento flettente sui pilastri 324

157 Inviluppo deformata SLV 325

158 Inviluppo momento flettente Travi di una travata tipo nel piano Y-Z: combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le combinazioni statiche risultano più gravose. 326

159 Inviluppo Taglio Travi di una travata tipo nel piano Y-Z: combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le combinazioni statiche risultano più gravose. 327

160 Inviluppo momento flettente Travi di una travata tipo nel piano X-Z: combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le combinazioni statiche risultano più gravose. 328

161 Inviluppo Taglio Travi di una travata tipo nel piano X-Z: combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le combinazioni statiche risultano più gravose. 329

162 NB: Il numero delle travate si riferisce al numero dei pilastri sulle quali le travi si appoggiano (è stata utilizzata la stessa nomenclatura delle tavole originali ) Inviluppo momento flettente Travi travata : combinazioni statiche 330

163 combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni flettenti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 331

164 Inviluppo Taglio Travi travata : combinazioni statiche 332

165 Inviluppo Taglio Travi travata : combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni taglianti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 333

166 Inviluppo momento flettente Travi travate e : combinazioni statiche 334

167 combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni flettenti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 335

168 Inviluppo Taglio Travi travate e : combinazioni statiche 336

169 combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni taglianti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 337

170 Inviluppo momento flettente Travi travata combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni flettenti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 338

171 Inviluppo Taglio Travi travata combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni taglianti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 339

172 Inviluppo momento flettente Travi travata combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni flettenti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 340

173 Inviluppo Taglio Travi travata combinazioni statiche combinazioni dinamiche Le travi più corte subiscono sollecitazioni taglianti maggiori rispetto alle sollecitazioni delle combinazioni statiche. 341

174 Deformata del nuovo ascensore esterno per effetto del vento 342

175 Sintesi dei risultati e intervento di adeguamento sismico: Analisi Statica: Sono state effettuate tutte le verifiche di resistenza e deformabilità delle Torri in esame e l armatura presente, così come le sezioni resistenti in c.a. sono in grado di assolvere alla loro funzione statica. Le sezioni delle travi, dei pilastri e dei setti risultano verificate secondo le attuali NTC. Analisi Sismica: Grazie all utilizzo degli shock-transmitters che collegano i due corpi, la struttura non subisce alcun fenomeno di martellamento; dal punto di vista sismico la struttura ha una buona risposta in termini di sollecitazioni e deformazioni. Gli elementi verticali quali pilastri e setti hanno un comportamento a mensola in quanto la loro rigidezza rispetto alla rigidezza delle travi che li collegano è piuttosto elevata e sono presenti travi sia in direzione X sia in direzione Y che collegano tutti i telai principali. Le travi sono a spessore e sono abbastanza lunghe per cui la sollecitazione statica non supera quasi mai quella sismica. Come dalle immagini riportate sopra, si può notare che la sollecitazione sismica sulle travi è maggiore di quella statica solo nelle zone in cui le travi sono più corte. Verranno quindi ipotizzati interventi mirati nelle singole zone mediante l utilizzo di fibre in carbonio che aumentino la resistenza sezionale della singola trave, laddove le verifiche non risultino soddisfatte. I pilastri sono tutti verificati secondo le attuali NTC, mentre alcuni setti saranno rinforzati a taglio mediante l utilizzo di materiali compositi. Non risultano problemi di eccessiva deformabilità delle Torri. Non si prevedono interventi in fondazione in quanto la platea nervata risulta sufficientemente dimensionata. NOTA DI CHIARIMENTO IN MERITO ALLE VERIFICHE EFFETTUATE CON FRP: - Tutti gli elementi (travi, pilastri, setti e nodi) soggetti a rinforzo mediante FRP sono univocamente individuati sulle tavole di progetto. - Il momento e il taglio resistenti sono calcolati in base alle normative vigenti riportate nello specifico paragrafo di questa relazione. - Nei modelli strutturali i diversi elementi oggetto di verifica sono armati (a flessione e taglio) così come riportato negli elaborati originali di progetto. Tutti gli elaborati originali sono reperibili presso la Stazione Appaltante. - Nelle verifiche sintetiche vengono mostrati i risultati del rapporto Sollecitazione/Resistenza. 343

176 VI VII VIII IX X XI Verifiche Meccanismi duttili: comportamento flessionale delle travi In generale si osserva che il diagramma di inviluppo dei momenti nelle combinazioni sismiche (SLV) non supera quasi mai quello relativo alle combinazioni statiche (SLU). In particolare non si registrano i tipici diagrammi a farfalla derivanti dall applicazione delle azioni orizzontali al telaio e quindi non si osservano inversioni dei diagrammi in corrispondenza dei nodi. Tale comportamento è giustificato dalla bassa sismicità del sito in cui si trova il complesso ospedaliero di Cattinara e dalla geometria della struttura. Come dalle immagini riportate sopra, si può notare che la sollecitazione sismica sulle travi è maggiore di quella statica solo nelle zone in cui le travi sismoresistenti sono più corte. Verranno quindi ipotizzati interventi mirati nelle singole zone mediante l utilizzo di fibre in carbonio che aumentino la resistenza sezionale della singola trave, laddove le verifiche non risultino soddisfatte. Per la maggior parte delle Problemi si possono registrare nelle zone in prossimità dei nodi in quanto i diagrammi dei momenti sismici oltre a risultare schiacciati sono più spanciati rispetto ai quelli allo SLU: in queste aree le verifiche sono più delicate in quanto non è automatico il soddisfacimento della disuguaglianza E d R d in ogni sezione III IV Piano tipo della Torre schematizzazione delle travi sismo resistenti 344

177 A titolo di esempio si riporta la verifica della travata del decimo piano: Inviluppo combinazioni statiche: Inviluppo combinazioni sismiche: Le travi più corte sono quelle che subiscono maggiormente l effetto dell azione sismica, per cui verranno utilizzate fibre di carbonio all intradosso della trave e all estradosso per aumentarne le capacità. Le zone evidenziate in rosso sono le zone critiche in cui il momento flettente dovuto alla combinazione sismica si discosta notevolmente dall inviluppo delle combinazioni statiche. 345

178 Armatura della travata dal progetto originario e verifica flessionale grafica dal software di calcolo Le zone evidenziate in rosso sono le zone da rinforzare mediante FRP. Nelle tavole strutturali verranno individuate tutte le travi soggette a tale intervento. 346

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