Strutture esistenti: Calcolo e Verifica senza l ausilio della PushOver. Ing. Stefano Ciaramella, PhD

Transcript

1 Strutture esistenti: Calcolo e Verifica senza l ausilio della PushOver

2 Costruzioni esistenti : edifici la cui struttura sia completamente realizzata alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento Fasi del processo di valutazione della sicurezza e progettazione degli interventi: Conoscenza della geometria, dei materiali che costituiscono la struttura e delle loro condizioni di conservazione Definizione delle prestazioni richieste in termini di pericolosità sismica del sito in cui ricade l edificio Analisi e verifica della struttura esistente mediante modelli di calcolo e approcci compatibili con il comportamento sismico Progetto di adeguamento o miglioramento sismico della struttura in funzione dei vincoli esistenti e delle prestazioni richieste Valutazione della sicurezza della struttura adeguata 2

3 Conoscenza dell Edificio Esistente: aspetti fondamentali la valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi sono normalmente affetti da un grado di incertezza diverso da quello degli edifici di nuova progettazione il progetto dell edificio riflette lo stato delle conoscenze al tempo della loro costruzione; il progetto può contenere difetti di impostazione concettuale e di realizzazione non evidenziabili; l edificio può aver subito nel tempo modifiche strutturali e/o interventi che lo hanno trasformato in un organismo edilizio diverso dal quello originario l edificio può essere stato soggetto a terremoti passati o ad altre azioni accidentali i cui effetti non sono manifesti. ANALISI STORICO CRITICA ( NTC 2008) 3

4 Dati necessari per la valutazione della sicurezza (C8A.1.B Circolare 617) Documenti di progetto con particolare riferimento a: relazioni geologiche relazioni geotecniche relazioni strutturali elaborati grafici strutturali Eventuale documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzione; Rilievo strutturale geometrico e dei dettagli esecutivi; Prove in-situ e in laboratorio (caratterizzazione meccanica dei materiali). 4

5 Le prove in-situ 5

6 LIVELLI DI CONOSCENZA ( NTC 2008 & C Circolare 617) LC1: LC2: LC3: Conoscenza Limitata Conoscenza Adeguata Conoscenza Accurata FATTORI DI CONFIDENZA (Appendice C8A - Circolare 617) da utilizzare come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che tengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello 6

7 Appendice C8A - Circolare 617 7

8 Appendice C8A - Circolare 617 8

9 Valutazione della sicurezza: un procedimento quantitativo volto a stabilire se un edificio è in grado o meno di resistere all azione sismica di progetto contenuta nelle norme. CAPACITA DOMANDA la domanda determinata dall evento sismico, che genera, nella struttura, delle forze d inerzia pari al prodotto delle sue masse per le accelerazioni associate alle vibrazioni indotte dal movimento del terreno; la capacità determinata dalle caratteristiche di resistenza e deformabilità in campo non lineare della struttura. Gli approcci progettuali classici mirano ad incrementare la capacità al crescere dell azione sismica Gli approcci progettuali alternativi (isolamento sismico) agiscono sulla domanda 9

10 Edifici Nuovi: Valutazione della Sicurezza DITTILITA GERARCHIA DELLE RESISTENZE Elemento duttile (trave) Elemento fragile (colonna) 10

11 Edifici Esistenti: Valutazione della Sicurezza Gli elementi strutturali, generalmente, non soddisfano la Gerarchia delle Resistenze La distinzione preventiva degli elementi strutturali in duttili e fragili è priva di fondamento Elemento duttile (trave)??? Elemento fragile (colonna) E necessario distinguere, ai fini delle verifiche, gli elementi strutturali in: o o Elementi/Meccanismi "duttili" Elementi/Meccanismi "fragili" 11

12 Meccanismi duttili & fragili V N V V u V y 15% V u V V u V y L v V e V e θ = / Lv θ y θu Risposta di tipo duttile θ θ y θu θ Risposta di tipo fragile V V V us V uf V uf V us θu Elemento/meccanismo duttile θ θu θ Elemento/meccanismo fragile 12

13 Criteri di Verifica degli elementi in C.A. e Acciaio Distinzione degli elementi/meccanismi in DUTTILI E FRAGILI Diversa valutazione degli effetti e delle capacità Diversa formalizzazione della verifica NTC Costruzioni in Cemento Armato o in Acciaio Nelle costruzioni esistenti in cemento armato o in acciaio soggette ad azioni sismiche viene attivata la capacità di elementi e meccanismi resistenti, che possono essere duttili o fragili. CIRCOLARE 617 C Metodi di analisi e criteri di verifica Gli effetti dell azione sismica, possono essere valutati con uno dei metodi di cui al 7.3 delle NTC, con le seguenti precisazioni. Ai fini delle verifiche di sicurezza, gli elementi strutturali vengono distinti in duttili e fragili. La classificazione degli elementi/meccanismi nelle due categorie è fornita in C per le costruzioni in c.a. e in C per le costruzioni in acciaio. 13

14 Metodi di Analisi (C Circolare n. 617) Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico o Applicabile se sono valide le condizioni di cui al NTC 2008 o L azione sismica è valutata attraverso lo spettro elastico (non ridotto) relativo alla zona sismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato; o Gli effetti derivanti dall analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte le due condizioni: Condizione 1 si calcolano i coefficienti ρ i = D i /C i essendo: D i il momento flettente fornito dall analisi della struttura considerata soggetta alla combinazione di carico sismica e utilizzando i valori medi dei moduli elastici dei materiali, C i il momento resistente valutato con sforzo normale relativo alle condizioni di carico gravitazionali e considerando le proprietà medie dei materiali; si cercano, fra tutti i coefficienti ρ i > 2, ρ max e ρ min ; si verifica la condizione ρ max /ρ min <

15 Metodi di Analisi (C Circolare n. 617) Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico o Applicabile se sono valide le condizioni di cui al NTC 2008 o L azione sismica è valutata attraverso lo spettro elastico (non ridotto) relativo alla zona sismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato; o Gli effetti derivanti dall analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte le due condizioni: Condizione 2 Si verifica la condizione C i > D i essendo: C i capacità degli elementi/meccanismi fragili, D i la corrispondente domanda calcolata in modo diverso a seconda valore assunto dal rapporto ρ i = D i /C i : del ρ i 1 la domanda D i viene presa dai risultati dell analisi; ρ i < 1 la domanda D i viene calcolata sulla base della resistenza degli elementi duttili adiacenti attraverso considerazioni di equilibrio. 15

16 Metodi di Analisi (C Circolare n. 617) Analisi Dinamica con Spettro Elastico o Applicabile secondo quanto indicato al delle NTC, o Applicabile alle medesime condizioni di cui ai punti precedenti (Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico ). Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico Ridotto o Applicabile se sono valide le condizioni di cui al NTC 2008 o L azione sismica è valutata attraverso lo spettro elastico le cui ordinate sono ridotte con un fattore di struttura q, scelto nell intervallo , sulla base della regolarità nonché dei tassi di lavoro dei materiali sotto le azioni statiche; Analisi Dinamica con Spettro Elastico Ridotto o Applicabile secondo quanto indicato al delle NTC, o Valgono le precisazioni già riportate per l analisi statica lineare con fattore q Analisi Non Lineari. 16

17 Criteri di Verifica degli elementi in C.A. e Acciaio (C Circolare n. 617) Verifica con lo spettro elastico (applicabile nel caso di analisi lineari e non): o o la verifica degli elementi/meccanismi duttili viene eseguita confrontando gli effetti indotti dalle azioni sismiche in termini di deformazioni con le rispettive capacità espresse in termini di limiti di deformabilità (C Circolare n. 617); la verifica degli elementi/meccanismi fragili viene eseguita confrontando gli effetti indotti dalle azioni sismiche in termini di forze con le rispettive capacità espresse in termini di resistenze (C Circolare n. 617). Verifica con il fattore di struttura q (applicabile al solo caso di analisi lineari): o o o la verifica degli elementi duttili viene eseguita confrontando gli effetti indotti dall azione sismica in termini di forze ridotta del fattore q = con le rispettive capacità espresse in termini di resistenze; la verifica degli elementi fragili viene eseguita confrontando gli effetti indotti dall azione sismica in termini di forze ridotta di q = l.5 con le rispettive capacità espresse in termini di resistenze; La verifica non va eseguita per lo Stato Limite di Collasso; 17

18 Post intervento: Stati Limite di Esercizio (C Circolare N. 617) 18

19 Bibliografia D.M. 14/01/ Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2008); Circolare del 02/02/2009 n n 617/ C.S.L.L.PP. Istruzioni per l applicazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008 ; G. Manfredi, A. Masi, R. Pinho, G. Verderame, M. Vona, "Valutazione degli edifici esistenti in Cemento Armato", IUSS Press; 19