TECNICA DELLECOSTRUZIONI2

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Giustina Messina
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1 Università degli Studi di Sassari Dipartimento di Architettura, Design e Urbanistica (DADU) TECNICA DELLECOSTRUZIONI2 Adeguamento sismico di strutture in c.a. con controventi metallici esterni Ing. Linda Giresini lgiresini@uniss.it Marzo

2 Problemi degli edifici esistenti in c.a. anni 60 Travi e pilastri di sezioni non adeguate per resistere ad un azione sismica Irregolarità in altezza in termini di masse e rigidezze (piano pilotis) Pannelli di tamponamento suscettibili di moti fuori piano

3 Adeguamento sismico degli edifici in c.a. Per far sì che un edificio sia adeguato sismicamente, occorre che sia in grado di assorbire l azione sismica di progetto, dipendente da: 1) Sito di costruzione; 2) Stato Limite (Danno, Salvaguardia della Vita); 3) Categoria di sottosuolo e topografica; 4) Irregolarità della struttura in altezza; 5) Fattore di struttura q (capacità dissipativa)

4 Progetto di adeguamento sismico Primo passo: modellazione strutturale (geometria, proprietà meccaniche e carichi) PROCESSO DI CONOSCENZA

5 Spettri di risposta Lo spettro di risposta (azione sismica) serve al progettista per individuare le accelerazioni di progetto cui sottoporre la struttura.

6 Edificio assimilato ad un oscillatore a 1 grado di libertà a(t) s(t) Sono gli spostamenti o le accelerazioni massime che, in occasione di un sisma, consegue un oscillatore a un sol grado di libertà di generico periodo proprio T. 6

7 Edificio assimilato ad un oscillatore a 1 grado di libertà In estrema sintesi: M K Edificio 1 gdl = massa M + ritegno deformabile K 7

8 Edificio assimilato ad un oscillatore a 1 grado di libertà Pulsazione propria w = K/M Periodo proprio T = 2p / w M K Spettro di risposta: mi fornisce tutti (!!) gli spostamenti o accelerazioni massime al variare di T Edificio 1 gdl = massa M + ritegno deformabile K 8

9 Edificio assimilato ad un oscillatore a 1 grado di libertà Esempio: edificio a 1 piano massa 100 tonn Rigidezza flessionale KN/m Pulsazione w = (10000/100) = 10 rad/sec Periodo T = 2p / w = 2 * 3,14/10 = 0,628 sec Dallo spettro di risposta leggo (SLV orizzontale): acc. max = 0,18 g 9

10 Esempio di spettro di risposta determinato con l uso del programma Spettri NTC (Ministero dei Lavori Pubblici)

11 Esempio di spettro di risposta determinato con l uso del programma Spettri NTC (Ministero dei Lavori Pubblici)

12 Esempio di spettro di risposta determinato con l uso del programma Spettri NTC (Ministero dei Lavori Pubblici)

13 Esempio di spettro di risposta determinato con l uso del programma Spettri NTC (Ministero dei Lavori Pubblici) S d [g] 0.5 Componente orizzontale 0.45 Componente verticale In nero: componente orizzontale In blu: componente verticale Plateau a 0.43 g T [s]

14 Fonte: report RELUIS aprile 09:UNISANNIO CIMA - AMRA

15 Fonte: report RELUIS aprile 09:UNISANNIO CIMA - AMRA Gli accelerogrammi possono essere registrati naturalmente (con accelerometri dislocati nel territorio) oppure generati da spettri di risposta; in quest ultimo caso si dicono spettro-compatibili

16 Analisi dinamica lineare L analisi dinamica di un edificio parte dall analisi modale (modi propri di vibrazione di una struttura) ciascuno avente una certa massa partecipante Modo 1 - T=0.477 sec (Y) 16 Modo 3 - T=0.417 sec (torsionale)

17 Analisi dinamica lineare Ad ogni modo proprio di vibrare, cui corrisponde un periodo di vibrazione, corrisponde un accelerazione di progetto (ottenibile dallo spettro di risposta). Componendo le sollecitazioni (sforzi normali, tagli, momenti flettenti) in maniera opportuna si ottiene la configurazione di sollecitazione di progetto su cui fare le verifiche di resistenza 17

18 Tecniche di adeguamento sismico di edifici esistenti in c.a. anni 60 proteggere dal ribaltamento i singoli pannelli di tamponamento (es. tramite fasce di FRP); ridurre le masse sismiche sommitali tramite demolizione e ricostruzione della copertura con (ad esempio) orditura metallica leggera; trasmettere le azioni sismiche al piede del fabbricato tramite un sistema di controventi in fibre FRP disposti a croce di Sant'Andrea sui lati lunghi del fabbricato che raccolgano integralmente le azioni sismiche, così da sgravare completamente l esistente orditura in c.a.;

19 Tecniche di adeguamento sismico di edifici esistenti in c.a. anni 60 consolidare la fondazione esistente mediante una serie di micropali tali da bypassare eventuali eterogenei strato compressibili superficiali; chiudere le irregolarità altimetriche costituite dalle finestre a nastro sommitali e intermedie, altresì fonte di indebolimento per le forze di taglio orizzontali, con blocchi murari e con nuova trave cordolo sommitale; demolire eventuali aggetti in c.a. che aumentano inutilmente le masse sismiche;

20 Tecniche di adeguamento sismico di edifici esistenti in c.a. anni 60 Aumentare sezioni resistenti di travi e / o pilastri in punti localizzati (es. consolidare le colonne in c.a. esistenti ai carichi verticali e alle componenti assiali sismiche mediante piastre metalliche continue sui due lati corti delle colonne, solidarizzandole con barre passanti) Aggiungere elementi resistenti rigidi in grado di assorbire l azione sismica, sgravando gli elementi (travi e pilastri) più vulnerabili: -Setti in c.a. (più impattanti) - Controventi metallici in acciaio (se non si vuole snaturare la struttura)

21 Uso di setti in c.a. per adeguamento/miglioramento sismico Edificio con pianta irregolare

22 Uso di giunti per adeguamento/miglioramento sismico A B C D E Inserimento di GIUNTI SISMICI per ridursi ad unità strutturali semplici

23 Uso di setti in c.a. per adeguamento/miglioramento sismico C A B D E Inserimento di SETTI per raccogliere le azioni sismiche

24 Controventi metallici

25 Controventi metallici

26 Controventi metallici analisi modale Modo 1 con controventi -T=0.296 sec (X) Modo 2 con controventi -T=0.265 sec (Y)

27 Controventi metallici analisi dinamica lineare Dalle sollecitazioni che insistono sui controventi si progettano le sezioni resistenti (verifiche di resistenza a trazione e ad instabilità per compressione). Occorre fare attenzione alla rigidezza del controvento rispetto alla rigidezza dell edificio. Inoltre, è cruciale il collegamento con la struttura esistente

28 Controventi metallici modellazione strutturale Rigid links

29 Controventi metallici scuola di Arcola (Liguria)

30 Controventi metallici esempio di collegamento

31 Controventi metallici esempio di collegamento

32 Controventi metallici esempi di collegamento

33 Controventi metallici azioni per progetto fondazione in micropali 1622 kn 1622 kn 812 kn 812 kn 915 kn 1217 kn 939 kn 1217 kn 1456 kn 1217 kn 1476 kn 1217 kn controventi 1-3 controventi 2-4

34 Controventi metallici esempi di collegamento

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