ESEMPIO DI EDIFICIO ESISTENTE IN MURATURA

Transcript

1 ESEMPIO DI EDIFICIO ESISTENTE IN MURATURA Tipo sondaggio: endoscopia Identificazione: piano primo N sondaggio : E STRATIGRAFIA VERTICALE 1) Pavimentazione + sottofondo (4,5 cm) ) Tavellone in laterizio (11 cm) 3) Intonaco (0,5 cm) Disegni non in scala Figura 1 - Indagine endoscopiche Il quadro fessurativo rilevato ha mostrato come il danno verificatosi nell edificio debba imputarsi a due fenomeni principali. In primo luogo sono presenti alcuni fenomeni localizzati (di grave entità) che necessitano un intervento puntuale per la rottura di architravi al di sopra di aperture, in secondo luogo esiste un livello di danno diffuso dovuto alla risposta complessiva dell edificio. Il movimento indotto dal sisma ha, infatti, provocato uno stato di danneggiamento lieve nelle diverse fasce dell edificio, con espulsione dell intonaco esterno ed interno. Inoltre si è potuto verificare uno scollamento dei muri di spina muri dai perimetrali con la formazione di lesioni macroscopiche. Tale meccanismo di danno, che è sembrato fin dai primi rilievi il più 1

2 preoccupante, dalle indagini diagnostiche effettuate si è mostrato essere principalmente connesso alla mancanza di un reale ammorsamento tra i muri di spina e quelli perimetrali che hanno facilitato per la mancanza di un collegamento reale tra tali strutture (ammorsamento o catene metalliche) una rottura di tale entità. In Figura, 3 e 4 è riportato il rilievo del quadro fessurativo riscontrato, in cui la gerarchia dell entità delle lesioni rilevate è riportata nella Legenda di Figura 3. Figura - Rilievo del quadro fessurativo dei sui i 4 prospetti

3 Figura 3 - Rilievo del quadro fessurativo a livello dei solai 3

4 Figura 4 - Rilievo del quadro fessurativo interno 1. Descrizione dell intervento di riparazione ed adeguamento sismico In relazione al quadro fessurativo riscontrato, alle indagini diagnostiche effettuate ed ai meccanismi di danno attivati dal sisma, si è progettato un intervento in grado di riconferire un adeguato grado di sicurezza alla struttura, danneggiata dal sisma in relazione ai criteri imposti dalla Normativa Vigente. L intervento che è stato progettato prevede: o Iniezioni malta compatibile con la muratura esistente al fine ricreare nelle zone fessurate quella continuità venuto meno per lo stato di danneggiamento. Le modalità che sono elencate valgono come una preliminare indicazione delle operazioni da effettuare che devono essere in ogni caso valutate in base alle condizioni particolari che caratterizzano la parete su cui si deve operare (presenza di intonaci o apparati decorativi di pregio, pareti faccia a vista, ecc.) Tali indicazioni saranno fornite ampiamente nella relazione del progetto definitivo. 4

5 Una corretta esecuzione di tale metodologia d intervento risulta un'operazione articolata che richiede attenzione nelle diverse fasi in cui si esplica. In particolare, nonostante alcune fasi possono differire in funzione della miscela adottata, è possibile, in genere, individuare quattro distinte fasi esecutive: preparazione della muratura, perforazione e inserimento delle cannule, lavaggio ed imbibizione della muratura ed iniezione. Di seguito è riportata una descrizione sintetica dei principali accorgimenti relativi alla realizzazione di tale opera di consolidamento. Per quanto riguarda la preparazione della parete, le operazioni da compiere sono legate alla necessità di preparare la parete per l'intervento vero e proprio. In presenza d'intonaco di rivestimento, quando questo presenti nessun valore artistico storico, si procede, in genere alla sua rimozione o nel caso di limitati stati fessurativi al risarcimento delle parti ammalorate, in modo da non causare una fuoriuscita della miscela che sarà successivamente iniettata. Nel caso invece di murature faccia a vista, (che rappresenta in nostro caso specifico) si procede alla sigillatura preventiva dei giunti deteriorati presenti in superficie e delle eventuali fessure, per murature particolarmente incoerenti e caotiche è consigliabile effettuare un pre-consolidamento fatto con pre-iniezioni: sfruttando le discontinuità presenti sulle superfici della muratura, attraverso gli ugelli posti in opera con gesso, si cola boiacca, procedendo dal basso verso l alto e per zone simmetriche di o 3 metri quadrati. Figura 5 Fasi dell intervento con iniezione di malte Stabilito l ordine con cui procedere alle iniezioni, che devono interessare zone simmetriche a cominciare dalle più basse, si realizzano i fori con sonde a rotazione, adottando diametri, interassi, lunghezze e direzioni correlati al tipo, condizione e spessore della muratura da consolidare. In generale i fori, in numero di o 3 a m², hanno diametri compresi tra i 0 e i 40 mm, interasse tra i 30 ed i 100 cm, e sono disposti su file parallele a formare un reticolo regolare come mostrato in figura ; su muri di spessore superiore ai cm è opportuno eseguire le perforazioni sulle due facce. L esecuzione dei fori viene 5

6 seguita dall introduzione in essi di ugelli e boccagli, lunghi almeno 10 cm e sigillati con malta di cemento. Attraverso gli ugelli viene immessa acqua all interno della muratura, procedendo dall alto verso il basso e controllando l esistenza eventuale di vie di fuga, che vanno sigillate. L acqua, introdotta a leggera pressione, elimina i detriti più minuti e porta a saturazione la muratura, ponendo le premesse per una buona maturazione della miscela iniettata, lasciandola fluida ed attenuandone il ritiro. La miscela legante viene iniettata a bassa pressione, a valori opportuni per scongiurare eccessive dilatazioni trasversali della muratura, in genere legati allo stato di fatto preesistente (entità delle lesioni, degrado); in genere si adottano pressioni non superiori alla 1.5- atmosfere. Le iniezioni sono effettuate su tratti simmetrici dai lati esterni verso il centro, procedendo dal basso verso l alto e realizzando sovrapposizioni delle zone trattate. Se nel corso dell iniezione si verifica la fuoriuscita non voluta di malta, si sigilla con polvere di cemento. Al contrario, il rifluimento della miscela dal foro superiore più prossimo a quello in cui si opera, indica la saturazione della zona trattata e fornisce il segnale per la sigillatura del primo foro e il passaggio all iniezione successiva. L intervento si conclude con la rimozione degli ugelli di iniezione, prima che si sia esaurita la fase di presa e con l eliminazione di eventuali sbavature. Figura 6 Schema della distribuzione dei fori o Inserimento di catene metalliche in acciaio ai tre piani dell edificio. Tale intervento permetterà di ricostituire quel comportamento scatolare indispensabile per contrastare meccanismi fuori piano delle pareti. Così facendo, le verifiche sismiche si sono potute effettuare, considerando il comportamento unitario del fabbricato, in quanto i meccanismi locali che si potrebbero eventualmente verificare sono 6

7 stati impediti dal nuovo incatenamento progettato (barre in acciaio di diametro non inferiore a 6 mm). In figura 7 è riportata, per ogni piano, la localizzazione delle catene che dovranno essere inserite. Figura 7 Schematizzazione della localizzazione del nuovo incatenamento metallico di ogni piano o Per quanto riguarda gli architravi delle aperture più danneggiate sarà necessario, durante i lavori di consolidamento una verifica delle strutture e, nel caso di inadeguatezza, una loro sostituzione con opportuni profili metallici ancorati nella muratura. In particolare si sottolinea la situazione dell architrave posto al di sopra della porta tamponata al piano terra necessità dell inserimento di un nuovo architrave che in base alle verifiche effettuate è risultato essere due profili metallici HEA 10 accoppiati.. Verifica sismica L edificio è situato nel comune di in zona 3 secondo la classificazione sismica del territorio nazionale inserita nell Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri del 0 marzo 003 n. 374, G.U. n.105 del Pertanto, per la verifica allo stato limite ultimo (SLU), si considera il valore dell accelerazione massima del terreno a g = 0.15 g. In mancanza di informazioni certe sulla stratigrafia e sulle proprietà meccaniche del terreno del sito si considera un suolo di categoria D. 4.1 Azione sismica Lo spettro di risposta elastico di accelerazione in unità di g, risulta quindi: 7

8 T S ( T) = (.5 1) e + η 0. 0 T < 0. S ( T) = η 0. T < 0.8 e 0.8 Se ( T) = η T 0.8 T < 0.8 Se ( T) = η T T Con η = ξ, dove? è il valore in punti percentuali del coefficiente di smorzamento viscoso equivalente. Per la verifica allo stato limite di danno (SLD) si utilizza lo stesso spettro diviso per il fattore.5 considerando uno smorzamento viscoso equivalente del 5 % (? = 1). Per la verifica allo stato limite ultimo (SLU) si considera uno spettro di risposta sovrasmorzato assumendo? = Regolarità Sulla base di quanto previsto al punto 4.3 delle Norme Tecniche per il progetto, la valutazione e l adeguamento sismico degli edifici (Ordinanza PCM ) sussistono i requisiti per considerare l edificio regolare. 4.3 Modellazione strutturale Sulla base di quanto previsto al punto 4.4 ed al punto delle Norme è possibile una modellazione delle pareti in muratura nel proprio piano tramite modelli elastoplastici a telaio. La struttura è stata modellata ed analizzata con in software di calcolo strutturale TREMURI 1 che implementa tali modelli. Il livello di conoscenza della struttura è LC. N n N6 105 N n N N16 13 n17 14 N18 15 N19 16 N N11 98 n57 99 N N n60 10 N N11 n1 N13 N14 N N6 93 n53 94 N54 95 N55 96 n56 97 N6 N6 5 n7 6 N8 7 N9 8 N N1 88 n49 89 N50 N51 91 n5 9 N N107 n108 N109 N110 n111 N N1 n N3 N4 N N107 n113 N116 1 Galasco A., Lagomarsino S., Penna A., 001, Analisi sismica non lineare di edifici in muratura, Atti del X Convegno Nazionale L Ingegneria Sismica in Italia, Potenza-Matera. 8

9 N0 73 N47 74 N48 75 N N15 70 N45 71 N46 7 N35 N N n68144 N7 134 n67 N N76 N N38 N N8 n66 N70 14 N74 N8 N10 N N N44 69 N N41 64 N4 N N3 n65 N69 N N116 N11 N1 Figura 8 Modello a macroelementi di alcune pareti dell edificio tramite il codice TREMURI N3 N118 Figura 9 Viste 3d del modello strutturale realizzato con il codicetremuri Per la modellazione meccanica sono stati adottati i seguenti parametri per il materiale muratura: E Modulo elastico G Modulo di elast. tangenziale? Densità s Resistenza a compressione t Resistenza a taglio 3000 MPa 500 MPa 1900 kg/m 3 3 MPa 0.1 MPa 4.4. Analisi statica non lineare Ai sensi dei punti e delle Norme Tecniche per il progetto, la valutazione e l adeguamento sismico degli edifici (Ordinanza PCM ) è stata effettuata l analisi statica non lineare dell edificio nella situazione di progetto dopo l intervento. Risultato dell analisi è, nelle due direzioni, una curva di capacità, che descrive il comportamento non lineare della struttura e sulla quale sono identificati gli stati limite di danno (SLD) ed ultimo (SLU). La curva di capacità è ottenuta utilizzando la procedura di analisi pushover implementata nel codice di calcolo TREMURI. In entrambe le direzioni sono state applicate due distribuzioni di forze, una corrispondente al primo modo di vibrazione e l altra proporzionale alle masse della struttura. Dall analisi modale risultano i primi due modi vibrazione in direzione X e Y, con periodo proprio rispettivamente di T 1 = s e T = 0.15 s. Le forme modali, dalle quali sono ricavate le distribuzioni di forze orizzontali, sono rappresentate in figura. 9

10 P3 P3 P8 P8 P6 P6 P P7 P5 P4 P P7 P5 P4 P9 P Direzione X P1 T1 = s Figura 10 Forme modali P1 T = 0.15 s Dalla curva di capacità calcolata con la distribuzione di forze corrispondente al primo modo di vibrazione si ricavano i valori di spostamento corrispondenti allo SLD ed allo SLU: SLD: d = 0.5 cm (periodo con rigidezza secante T s = 0.8 s) SLU: d = 1.18 cm (periodo con rigidezza secante T s = 0.53 s) Fb [kn] Curva modello SLD 600 Curva modello SLU 400 Stati limite 00 Direzione Y d [cm] Figura 11 - Capacity curves SLD(stato limite di danno) e SLU (stati limite ultimo) e performance points SLD: d = 0.6 cm (periodo con rigidezza secante T s = 0.30 s) 10

11 SLU: d = 1.85 cm (periodo con rigidezza secante T s = 0.57 s) 4.5. Verifiche di compatibilità degli spostamenti SLD (stato limite di danno) Direzione X Ts 0.8 d = Se( Ts) 0.15g π = i i = π cm < 0.5 cm Direzione Y Ts 0.3 d = Se( Ts) 0.15g π = i i = cm < 0.6 cm π SLU (stato limite ultimo) Direzione X Ts 0.53 d = Se( Ts) 0.15g π = i i i = cm < 1.78 cm π Direzione Y Ts 0.57 = S ( T ) 0.15g d e s π = i i i = π cm < 1.85 cm 11