CONSOLIDAMENTO STRUTTURALE DI EDIFICI ESISTENTI

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1 CONSOLIDAMENTO STRUTTURALE DI EDIFICI ESISTENTI Normativa, metodologie procedurali e tecniche di intervento per la messa in sicurezza degli edifici esistenti RECUPERARE L ESISTENTE Riqualificazione: Strutturale Energetica Acustica Distributiva-funzionale 2 1

2 LE NORMATIVE Legge 5/11/1971, n.1086: Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio, normale e precompresso ed a struttura metallica Legge 2/2/1974, n.64: Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche (Legge quadro che interessa tutti i Comuni della Repubblica) D.M. 14/01/2008: Norme tecniche per le costruzioni Circolare del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti nr. 617 del 02/02/2009 : Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008 UNI-EN : Progettazione delle strutture di calcestruzzo (Eurocodice 2 integrato dagli annessi nazionali) UNI-EN : Progettazione delle strutture in muratura (Eurocodice 6 integrato dagli annessi nazionali) UNI-EN : Progettazione in zone sismiche (Eurocodice 8 integrato dagli annessi nazionali) Direttiva P.C.M. 9/2/2011 (G.U. n.47 26/2/2011) Miglioramento sismico degli edifici storici e monumentali Linee guida (ReLUIS Dipartimento Protezione Civile) per riparazione e rafforzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni 3 Valutazione della sicurezza: Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando: riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, deformazioni significative (cedimenti fondali); provati gravi errori di progetto o di costruzione; cambio della destinazione d uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o della classe d uso della costruzione; interventi non dichiaratamente strutturali che interagiscono, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale; messa in sicurezza dell edificio (edifici scolastici, pubblici, ecc.) verifica soddisfatta declassamento (uso o carichi) Intervento di ripristino o aumento capacità portante 4 2

3 Classificazione degli interventi: ADEGUAMENTO Intervento atto a conseguire per l edificio i livelli di sicurezza prevista dalle norme MIGLIORAMENTO Intervento atto ad aumentare la sicurezza globale della struttura esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme LOCALE Riparazione o intervento locale che interessa elementi isolati con miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti 5 Adeguamento: La costruzione esistente richiede un adeguamento quando: Si esegue una sopraelevazione; la costruzione viene ampliata (strutture collegate); variazioni (classe o destinazioni d uso) che comportano incremento del 10% dei carichi globali gravanti sulle fondazioni; modifica importante che porta a realizzare un organismo edilizio differente da quello esistente N.B.: variazione in altezza dell edificio per la realizzazione di cordoli sommitali (senza aumento di piani) non è da considerare adeguamento 6 3

4 Sistemi costruttivi Elementi costruttivi Telaio in cemento armato ossatura in c.a. (travi, pilastri, setti) tamponatura Muratura portante (pietra o mattoni pieni) pareti portanti volte tamponatura 7 Edifici a telaio Carenze strutturali staffatura pilastri resistenza a taglio travi connessione nodi trave-pilastro degrado calcestruzzo espulsione tamponamenti 8 4

5 Edifici a telaio Tecniche di intervento incamiciatura pilastri rinforzo travi con fibre rinforzo nodi malte passivanti Fonte: Linee Guida Reluis 9 Edifici in muratura Carenze strutturali muratura in pietra incoerente resistenza a taglio insufficiente degrado per umidità Fonte: Internet 10 5

6 Edifici in muratura Tecniche di intervento cuci-scuci ristilatura giunti rinforzo con reti iniezioni Fonte: Internet 11 Approfondimento: Sistema di rinforzo di pareti murarie con SismaCalce: rete in fibra di vetro e intonaco di calce Murature portanti incremento della resistenza a taglio incremento della flessione fuori piano Murature di tamponamento funzione antiribaltamento (incremento della resistenza fuori piano) riduzione dei danneggiamenti 12 6

7 SismaCalce : il sistema integrato Rete SismaProtect Sisma Calce Sistema a Cappotto EDIFICIO ISOLATO, COMFORTEVOLE E SICURO Sistema di rinforzo costituito da una rete quadriassiale ibrida in fibra di vetro AR e speciali fibre sintetiche posata in calce idraulica naturale NHL5 fibrorinforzata Massima permeabilità e traspirabilità Massima resistenza e duttilità 13 La ricerca e validazione sperimentale Tamponamento murario rinforzato funzione antiribaltamento riduzione dei danneggiamenti (F nel piano +175%) Incremento resistenza a flessione 14 7

8 La ricerca e validazione sperimentale Muratura portante rinforzata incremento della resistenza a taglio Pannello non rinforzato Pannello rinforzato con rete su un lato Incremento resistenza a flessione 15 Iter procedurale: Raccolta documentale Rilievo architettonico Rilievo strutturale Indagini strumentali e carotaggi Valutazione stato di fatto (vulnerabilità sismica) Valutazione stato di progetto Progetto di rinforzo Direzione Lavori 16 8

9 Un caso concreto: La messa in sicurezza antisismica di una scuola primaria degli anni 70 con struttura a telaio di c.a. ed alcune pareti in muratura Comune di Zevio 17 VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: Raccolta documentale: progetto architettonico, strutturale Eventuale rilievo dello stato di fatto 18 9

10 VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: Sondaggi terreno e fondazioni: Indagini geologiche e geotecniche (scavi, MASW e/o Re.Mi., ecc.) Sondaggi strutture: Prove di carico sui solai 19 VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: Sondaggi e indagini strumentali sui materiali: carotaggi calcestruzzi e murature prelievo armature indagini pacometriche indagini ad ultrasuoni (Sonreb) prove con sclerometro 20 10

11 VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: analisi dello stato fessurativo sondaggi puntuali per rilievo stratificazioni sondaggi puntuali per verifica posizione pilastri e travi 21 VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: Indagini di laboratorio: carbonatazione resistenza meccanica calcestruzzo resistenza meccanica acciaio armature 22 11

12 al termine delle indagini si ottiene: schema strutturale portanza del terreno caratteristiche meccaniche dei materiali livello di conoscenza fattore di confidenza 24 Possibili errori di valutazione in mancanza di accurato rilievo: Muratura portante??? Integrità struttura??? e il pilastro??? 25 12

13 VALUTAZIONE VULNERABILITA SISMICA modellazione della struttura (stato di fatto) analisi modali e non lineari valutazione del grado di vulnerabilità (max a g ) 26 PROGETTO DI INTERVENTO (miglioramento sismico) Valutazione degli elementi deboli Scelta dei sistemi di rinforzo Valutazioni economiche e cantieristiche (tempi, maestranze, tecniche, ecc.) REALIZZAZIONE INTERVENTI DI RISTRUTTURAZIONE E MESSA IN SICUREZZA Fase 1 Rinforzo dei pilastri del telaio Fase 2 Realizzazione di nuovi setti di rinforzo Fase 3 Protezione del calcestruzzo e delle armature dalla corrosione Fase 4 Rinforzo delle murature di tamponamento con sistemi antiespulsione Fase 5 Isolamento acustico delle aule Fase 6 Intervento di protezione da possibili sfondellamenti Fase 7 Progetto del colore 27 13

14 SCHEMA STRUTTURALE DELL EDIFICIO FASE 1 - RINFORZO DEI PILASTRI MEDIANTE INCAMICIATURA 14

15 FASE 1 - RINFORZO DEI PILASTRI: NUOVA GABBIA DI ARMATURA FASE 1 - RINFORZO DEI PILASTRI: APPLICAZIONE SPRITZ BETON 15

16 Fase 1 INCAMICIATURA PILASTRI Prima Dopo 32 Fase 1 INCAMICIATURA PILASTRI Gabbia di armatura Rasatura con spritz-beton Connettori in ferro 33 16

17 FASE 2 - REALIZZAZIONE SETTI DI RINFORZO IN C.A. FASE 2 - REALIZZAZIONE SETTI DI RINFORZO IN C.A. 17

18 FASE 2 - REALIZZAZIONE SETTI DI RINFORZO IN C.A. Fase 2 REALIZZAZIONE NUOVI SETTI IN C.A. Demolizione esistente Getto nuovi setti Posizionamento nuove armature 37 18

19 Fase 2 REALIZZAZIONE NUOVI SETTI IN C.A. Gabbia armatura pilastri Setti di rinforzo completati Prima dell intervento Demolizione pareti 38 FASE 3 - PROTEZIONE CLS E ARMATURE DALLA CORROSIONE 19

20 FASE 3 - PROTEZIONE CLS E ARMATURE DALLA CORROSIONE Fase 3 CARBONATAZIONE E PROTEZIONE ARMATURE Corrosione armature e Calcestruzzo ammalorato Calcestruzzo risanato e consolidato Intervento di ripristino con materiale passivante 41 20

21 ESPULSIONE TAMPONAMENTI PER EFFETTO DEL SISMA 42 AZIONE COMBINATA SUI TAMPONAMENTI Verifica Tamponamenti d r d r <0,005 h p h p Forza F a = W a S a / q a forza risultante applicata all elemento dove Z H T a T 1 q a è il fattore di struttura dell elemento, Sag 3(1 Z/H) Sa 0.5 coefficiente di amplificazione g 2 1 (1 T a/t1 ) altezza del baricentro dell elemento rispetto alla fondazione altezza totale dell edificio è il primo periodo di vibrazione dell elemento non strutturale nella direzione considerata, valutato anche in modo approssimato è il primo periodo di vibrazione della struttura nella direzione considerata 43 21

22 FASE 4 - RINFORZO TAMPONAMENTI CON SISTEMA INNOVATIVO Applicazione della rete di rinforzo in fibra di vetro: fasce orizzontali e verticali FASE 4 - RINFORZO TAMPONAMENTI CON SISTEMA INNOVATIVO Applicazione della rete di rinforzo in fibra di vetro: fasce orizzontali e verticali 22

23 FASE 4 - RINFORZO TAMPONAMENTI CON SISTEMA INNOVATIVO Applicazione intonaco a base calce naturale Fase 4 RINFORZO ANTIESPLUSIONE DEI TAMPONAMENTI Innovativo sistema di rinforzo delle murature mediante applicazione di una rete quadriassiale in fibra di vetro e intonaco di calce 47 23

24 Fase 4 RINFORZO ANTIESPLUSIONE DEI TAMPONAMENTI Fasi applicative dell intonaco di calce e della rete in fibra di vetro quadriassiale 48 FASE 7 PROGETTO DEL COLORE 24

25 FASE 7 PROGETTO DEL COLORE Fase 7 PROGETTO DEL COLORE Benessere ambientale 53 25

26 Fase 7 PROGETTO DEL COLORE Benessere ambientale Progetto e Direzione Lavori : GRAZIE PER L ATTENZIONE 54 26