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1 PREDIMENSIONAMENTO DELL ADEGUAMENTO/MIGLIORAMNETO SISMICO MEDIANTE CAPPOTTO ECOSISM DI UN EDIFICIO A REGGIO EMILIA (RE) In questo documento verrà effettuato il pre-dimensionamento dell adeguamento/miglioramento sismico mediante cappotto sismico Ecosism da effettuarsi presso un edificio a Reggio nell Emilia (RE). 1. DESCRIZIONE DELL EDIFICIO L edificio oggetto della presente relazione si trova a Reggio nell Emilia (RE). L immobile fa parte di un complesso residenziale costituito da 10 palazzine tra loro collegate al piano terra da un sistema di percorsi pedonali. In fig.1 e fig 2 si riportano la vista in pianta e alcune viste prospettiche dell edificio analizzato. Figura 1 Planimetria 1

2 2 Figura 2 Viste prospettiche L immobile è costituito da 5 piani fuori terra, destinati ad abitazioni, ed un piano interrato dove trovano collocazione gli spazi di servizio, nello specifico le cantine. L elemento di distribuzione verticale è un vano scala contenuto in un volume esterno, condiviso con uno degli altri immobili del complesso. L edificio ha pianta rettangolare di lato 9,38 m x 23,75 m e si sviluppa in altezza per 16,50 m. Il volume è compatto e regolare, privo di sporgenze ma con diverse rientranze che vanno a formare un sistema articolato di logge in ogni piano. L edificio ha una struttura portante formata da un telaio di calcestruzzo armato gettato in opera, dei solai intermedi in latero-cemento e un solaio di copertura formato da muretti e tavelloni. Gli elementi di tamponamento sono formati da un doppio elemento in laterizio con interposta un intercapedine d aria. In fig 3 - fig 4 si riportano le piante dell edificio.

3 Figura 3- Pianta piano interrato Figura 4- Pianta piano terra 3

4 Figura 5 - Pianta piano primo, secondo e terzo Figura 6 - Pianta piano quarto 4

5 In fig 7 - fig 10 si riportano i prospetti dell edificio. Figura 7 Prospetto sud-est Figura 8 Prospetto Nord-Ovest 5

6 6 Figura 9 Prospetto Sud-Ovest Figura 10 Prospetto Nord-Est

7 2. APPLICABILITA DEL CAPPOTTO SISMICO ECOSISM Dall analisi della conformazione strutturale dell edificio e delle sue forometrie, l applicazione dell adeguamento/miglioramento con cappotto sismico ECOSISM può essere agevolmente fatta sul fronte NORD/EST e SUD/OVEST dell edificio. Si riporta di seguito una pianta con indicata la posizione in pianta dove si intende applicare il cappotto sismico ECOSISM. Figura 11 - Posizione in pianta del cappotto sismico ECOSISM 7

8 3. ANALISI DEI CARICHI CARICHI PERMANENTI In assenza di indagini specifiche, il pre-dimensionamento verrà effettuato con riferimento ad una analisi dei carichi tipologica e conservativa per la tipologia di edificio in questione. 8 Solaio in latero cemento Intonaco Massetti e impianti Pavimento Tramezzature TOTALE Solaio di piano 3.00 kn/mq 0.30 kn/mq 2.00 kn/mq 0.70 kn/mq 1.00 kn/mq 7.00 KN/mq Per il tamponamento perimetrale in laterizio è stato assunto un peso pari a Gk = 5 kn/mq, comprensivo dell intonaco sulle entrambe le facce. Per il cappotto è invece stato assunto un peso pari a Gk = 2.50 kn/mq considerando uno spessore medio della parete in calcestruzzo armato pari a 10 cm. CARICHI VARIABILI L edificio presenta destinazione d uso residenziale pertanto il carico variabile è assunto pari a Qk = 2 kn/mq. In combinazione sismica tali carichi sono ridotti dal coefficiente 0 = 0.3.

9 AZIONE SISMICA Il sito dell edificio presenta le seguenti coordinate: - Latitudine: Longitudine: Assumendo un periodo di riferimento dell azione sismica pari a V R = 50 anni e un fattore di comportamento pari a q = 1.5 (struttura non dissipativa) si ricava lo spettro di progetto di seguito riportato. 4. MODELLO FEM Figura 12 - Spettro di risposta definito in accordo con NTC18 L edificio è stato modellato con il software MidasGen utilizzando elementi monodimensionali per la rappresentazione del telaio della struttura esistente, nella fattispecie: - Elementi truss per le colonne; - Elementi beam per le travi. Le pareti perimetrali in calcestruzzo armato C25/30 costituenti il cappotto sismico sono modellate sempre mediante elementi tipo beam incastrati alla base. 9

10 10 Figura 13 - Modello FEM dell'edificio: elementi beam rappresentativi di pareti, travi e pilastri Ad ogni livello sono state inserite le masse di piano corrispondenti valutate in accordo con l analisi dei carichi riportata in sezione 3. Al fine di rappresentare il piano rigido, tali masse sono state connesse agli elementi beam attraverso rigid link (fig 13). 5. DEFINIZIONE DEI PERIODI DI VIBRAZIONE DELL EDIFICIO L analisi frequenziale svolta dell edificio ha definito i seguenti periodi di vibrazione dello stesso: - Direzione x: 0.59 s - Direzione y: 0.39 s Si riportano le partecipazioni di massa per le prime 4 forme modali.

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12 6. ANALISI SPETTRALE Si procede di seguito al calcolo delle masse di piano. Il peso proprio dell edificio esistente è pari a: - peso sismico impalcato x 2 = 7.6 kn/mq - peso tamponamento esterno 5 kn/mq Nella seguente tabella sono riepilogate le masse considerate nella modellazione: Le masse di piano sono pertanto pari a: 12 - primo impalcato t - secondo impalcato t - terzo impalcato t - quarto impalcato t - quinto impalcato t Si procede di seguito al calcolo delle forze sismiche equivalenti, secondo il capitolo della normativa vigente. Il periodo di vibrazione dell edificio risulta pari a T 1 = 0.59 sec (periodo ricadente sul plateau dello spettro). Si determina un ordinata spettrale pari ad S d (T 1 ) = g. F h (100%) = S d (T1) W /g = x x 0.85 = kn. Il calcolo delle forze sismiche ai piani, i tagli e i momenti di piano sono di seguito riportati: Forze di piano [kn] Taglio di piano [kn] Momenti di piano [knm]

13 7. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI Si riporta l inviluppo delle sollecitazioni per le 32 combinazioni sismiche (ADEGUAMENTO): Momento flettente [knm] Taglio [kn] 13

14 14 8. PREDIMENSIONAMENTO DELLE PARETI Si riporta di seguito l identificazione in pianta delle pareti: ADEGUAMENTO SISMICO: Si riporta di seguito il predimensionamento delle pareti con L=5.46 m : PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN] PT f 28/10 f 18/ P f 26/10 f 18/ P f 24/10 f 16/ P f 20/20 f 14/ P f 14/20 f 10/ il predimensionamento delle pareti con L=2.73 m: PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN] PT f 24/10 f 14/ P f 24/20 f 12/ P f 20/20 f 10/ P f 16/20 f 8/ P f 14/20 f 8/ il predimensionamento delle pareti con L=3.90 m: PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN] PT f 30/10 f 20/ P f 30/10 f 18/ P f 26/10 f 16/ P f 24/20 f 14/ P f 14/20 f 10/

15 - il predimensionamento delle pareti con L=1.95 m: PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz M Rd [KNm] V Rd [KN] PT f 24/10 f 14/ P f 24/10 f 12/ P f 24/20 f 10/ P f 16/20 f 8/ P f 14/20 f 8/ MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60%: Si riporta di seguito il predimensionamento delle pareti con L=5.46 m : PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz PT f 22/10 f 16/15 P f 20/10 f 16/15 P f 20/10 f 14/15 P f 16/20 f 12/15 P f 12/20 f 10/15 - il predimensionamento delle pareti con L=2.73 m: PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz PT f 20/10 f 12/15 P f 20/20 f 10/15 P f 16/20 f 10/15 P f 14/20 f 8/15 P f 12/20 f 8/15 - il predimensionamento delle pareti con L=3.90 m: PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz PT f 24/10 f 16/15 P f 24/10 f 14/15 P f 20/10 f 14/15 P f 20/20 f 12/15 P f 12/20 f 10/15 - il predimensionamento delle pareti con L=1.95 m: PIANO M Ed [KNm] V Ed [KN] sp[cm] arm vert arm orizz PT f 20/10 f 12/15 P f 20/10 f 10/15 P f 20/20 f 10/15 P f 14/20 f 8/15 P f 10/20 f 8/15 15

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17 9. PREDIMENSIONAMENTO FONDAZIONI PROFONDE Concentrando le sollecitazioni sulle pareti esterne del cappotto sismico si verifica di seguito l eventuale necessità di introdurre dei pali di fondazione per contrastare le trazioni. Assumendo una resistenza a metro lineare pari a 20 kn/m relativa alla portata per attrito laterale, e ipotizzando di utilizzare micropali diametro reso 22cm di lunghezza pari a 20 m, si determina per un singolo palo una portata pari a 400 kn a trazione. Adeguamento sismico Si ricavano dai momenti agenti i massimi sforzi di trazione: L [m] M [knm] F [kn] R [kn] (F - R) [kn] Sommando gli sforzi di trazione si ha: (10432 kn x 2) /400 kn = 52 pali da 20 m. Miglioramento sismico al 60% L [m] M [knm] F [kn] R [kn] (F - R) [kn] Sommando gli sforzi di trazione si ha: ( kn x 2) /400 kn = 28 pali da 20 m. 10. PREDIMENSIONAMENTO DEI CONNETTORI A LIVELLO DI PIANO I connettori vengono pre-dimensionati con riferimento alle forze massime agenti nelle due direzioni (determinate dalla massima differenza tra i tagli di piano) F = 120 kn/m Ipotizzando di installare connessioni con passo pari a 30cm. Il carico a taglio di progetto del singolo connettore viene determinato come: V Ed = F Y /n c = 120/3.3 = kn < 36.8 kn (resistenza a taglio da catalogo) Si utilizzano inghisaggi con resina epossidica e barre in acciaio classe 8.8 adatte per applicazioni sismiche. Considerata la classe di importanza dell edificio (classe II) e le caratteristiche dello spettro sismico di progetto, la scelta del tipo di ancorante avviene con riferimento a prestazioni sismiche relative alla categoria C2, secondo ETAG : Allegato E. 17

18 Di seguito si riportano i valori di resistenza forniti dal produttore per le connessioni adottate. ADEGUAMENTO SISMICO Figura 19 Resistenze caratteristiche e di progetto per carichi sismici Hilti HIT RE 500 V3 Ad un singolo livello dell edificio la connessione cordoli-cappotto avviene mediante 3.3 x (5.46 x x x ) = 88 connettori. MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60% Ad un singolo livello dell edificio la connessione cordoli-cappotto avviene mediante 0.6 x 88 = 53 connettori. 11. PREDIMENSIONAMENTO DEI CONNETTORI A LIVELLO DELLA FONDAZIONE Si prevede un cordolo di fondazione realizzato attorno all edificio in adiacenza alle pareti perimetrali, che costituirà il piano d imposta delle pareti del cappotto sismico. Il cordolo di fondazione risulta largo 60cm e alto 80cm. In corrispondenza degli spigoli del fabbricato esso risulta vincolato ai micropali di fondazione. I connettori vengono pre-dimensionati con riferimento alle forze sismiche totali agenti nelle due direzioni: F = 400 kn/m Ipotizzando di installare 4 connessioni con passo pari a 30cm, si ottiene una distribuzione caratterizzata da un numero di connettori al metro pari a n c = Il carico a taglio di progetto del singolo connettore viene determinato come: V Ed = F Y /nc = 400/ 4 /3.33 = kn < 36.8 kn (resistenza a taglio da catalogo). Si utilizzano inghisaggi con resina epossidica e barre in acciaio classe 8.8 adatte per applicazioni sismiche. Considerata la classe di importanza dell edificio (classe II) e le caratteristiche dello spettro sismico di progetto, la scelta del tipo di ancorante avviene con riferimento a prestazioni sismiche relative alla categoria C2, secondo ETAG : Allegato E. ADEGUAMENTO SISMICO In fondazione la connessione cordolo-cappotto avviene mediante 4 x 3.3 x (5.46 x x x ) = 352 connettori. MIGLIORAMENTO SISMICO AL 60% In fondazione la connessione cordolo-cappotto avviene mediante 18

19 0.6 x 352 = 212 connettori. 19