Vulnerabilità Sismica ed Adeguamento di Costruzioni Esistenti in Calcestruzzo Armato

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1 Corso di aggiornamento professionale Vulnerabilità Sismica ed Adeguamento di Costruzioni Esistenti in Calcestruzzo Armato 7 maggio 7 giugno 013 Aula Magna Seminario Vescovile Via Puccini, 36 - Pistoia

2 Vulnerabilità sismica delle costruzioni esistenti in c.a. Valutazione e riduzione della vulnerabilità degli elementi strutturali, non strutturali ed impianti. La conoscenza del manufatto. Indagini in situ distruttive e non distruttive. La valutazione della capacità degli elementi strutturali di calcestruzzo armato. Il ruolo del confinamento del calcestruzzo e la verifica della duttilità. Esempi applicativi: edificio multipiano di calcestruzzo armato ed edificio prefabbricato. Rosario Gigliotti rosario.gigliotti@uniroma1.it Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013

3 Modelli di capacità per la valutazione PARTE IV Modelli di capacità per la valutazione Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 3

4 Circolare C Modelli di capacità per la valutazione C Modelli di capacità per la valutazione Gli elementi ed i meccanismi resistenti sono classificati in: Duttili : travi, pilastri e pareti inflesse con e senza sforzo normale Fragili : meccanismi di taglio in travi, pilastri e pareti ed i nodi Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 4

5 Modelli di capacità per la valutazione a) Verifica degli e/m duttili Si verifica la rotazione della corda q Circolare C Modelli di capacità per la valutazione q q analisi q limite Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 5

6 Circolare C Modelli di capacità per la valutazione Modelli di capacità per la valutazione Travi, pilastri e pareti: flessione con e senza sforzo normale La capacità deformativa è data come : q q Rotazione rispetto alla corda L V M V Luce di taglio Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 6

7 Travi, pilastri e pareti: flessione con e senza sforzo normale M Circolare C Modelli di capacità per la valutazione DL q y DS CO 3/4q u q u q Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 7

8 SL di CO (C8A.6.1) Circolare C8A.6.1 Rotazioni di collasso di elementi in c.a. Capacità di rotazione ultima di collasso 0.5 0,35 1 max (0,01; ') L yw sx V f c 100 d 0,016 (0,3 ) f 5 (1,5 ) qu c el max (0,01; ) h Dove: el = 1.5 per elementi primari, =1 per elementi secondari (definiti in 4.3. ) N /( A c fc) è lo sforzo assiale normalizzato f As f A f sx s y A y sx /( bhfc ) /( bhfc ) b w s h percentuali meccaniche di armatura in traz. e comp. percentuale di armatura trasversale d 1 sh b o 1 sh h o percentuale di armatura diagonale b i 1 6hob o fattore di efficienza del confinamento Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 8

9 SL di CO (C8A.6.1) Circolare C8A.6.1 Rotazioni di collasso di elementi in c.a. In presenza di barre lisce il valore dato dall espressione precedente (11.A.1) deve essere moltiplicato per In alternativa: 1 qu qy ( u y ) Lpl 1 el 0,5L dbl f y ( MPa) Lpl 0,1LV 0,17h 0, 4 f ( MPa) lunghezza di cerniera plastica c L V pl M u u y M y L v d bl diametro (medio) delle barre longitudinali L pl L v Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 9

10 Travi, pilastri e pareti: Circolare C8A.6.1 Rotazioni di collasso di elementi in c.a. flessione con e senza sforzo normale LUNGHEZZA CERNIERA PLASTICA Smax Mf Mu My = H H - Lp H - Lp Lp H = 1- My Mu My H = Lv Mu Lp My Mu = 0.9 Lp = 0.08*Lv L pl 0,1L V 0,17h 0,4 d bl f f c y ( MPa) ( MPa) (11.A.4) d bl = diametro barre longitudinali Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

11 Circolare C Modelli di capacità per la valutazione SLV-SLD La capacità di rotazione per lo SLV è: q 3 4 DS q u La capacità di rotazione per lo SLE è: q y y L 0, ,5 h L d 0,13 y V b y 3 V fc f (per travie pilastri) q y y L L 0,001 0,15 d 0,13 y V V b y 3 h fc f (per pareti) Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

12 Circolare C8.7.5 Modelli di capacità per la valutazione SLV-SLD M y Rotazione di snervamento L v LV h dbf qdl q y y 0, ,5 0,13 y 3 LV f c y Contributo flessionale Contributo tagliante Scorrimento delle barre Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 1

13 Travi e pilastri: taglio Circolare C Modelli di capacità per la valutazione SL di CO, DS, DL La resistenza a taglio si valuta come per il caso di nuove costruzioni per situazioni non sismiche NB: cambiano le azioni Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

14 Travi e pilastri: taglio b) Verifica degli e/m fragili Taglio agente: Sforzo di taglio di verifica (solo an. lin.): Se M sup e M inf ottenuti dall analisi sono minori di M Rsup e M Rinf (momenti resistenti), V si calcola utilizzando M sup e M inf dall analisi Se M sup e M inf ottenuti dall analisi sono maggiori di M Rsup e M Rinf, V si calcola utilizzando M Rsup e M Rinf, moltiplicati per il FC Verifica: Circolare C Modelli di capacità per la valutazione V V agente M V sup M inf resist Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio h ( ). m FC

15 NTC 008 Travi: taglio g k + q k + CV - M Rs (-) + S x (-) S x (+) M Rs (+) - M (+) Rd M (-) Rd Taglio di calcolo V d + - Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

16 Normative e Linee Guida DM 96 Verifica del conglomerato La verifica consiste nel confrontare il taglio di calcolo con una espressione cautelativa della resistenza a compressione delle bielle inclinate V Sdu 0.30 f cd b w d dove f cd è la resistenza di calcolo a compressione del calcestruzzo Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

17 Normative e Linee Guida DM 96 - Verifica dell armatura trasversale d'anima Il taglio di calcolo deve risultare inferiore od al limite uguale alla somma della resistenza della armatura d anima e del contributo degli altri elementi del traliccio ideale Comunque la resistenza di calcolo dell armatura d anima deve risultare non inferiore alla metà del taglio di calcolo. Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

18 Normative e Linee Guida DM 96 - Verifica dell armatura trasversale d'anima L armatura trasversale deve verificare: V Sdu V cd + V wd con V wd V Sdu / in cui (cls come senza staffe): Vcd 0.5 fctd r (1 50l ) b w d V wd = A sw f ywd 0.90 d / s Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

19 Normative e Linee Guida NTC Elementi con armature trasversali resistenti al taglio Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

20 Normative e Linee Guida NTC Elementi con armature trasversali resistenti al taglio Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 0

21 Normative e Linee Guida NTC Elementi con armature trasversali resistenti al taglio Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 1

22 Normative e Linee Guida Taglio - NTC vs D.M. 96 Esempio applicativo b w mm 300 d mm 450 Geometria st mm 8 n b,st - d = 45 cm A sw mm 100,53 s mm var. b w = 30 cm Materiali f yk N/mm 380 f yd N/mm 330,43 R ck MPa 5 f ck MPa 0,75 Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013

23 Normative e Linee Guida Taglio - NTC vs D.M S = 50 mm 600 VRsd V Rd (kn) VRcd VRsd VRcd NTC Vsdu,1 Vsdu, Vsdu, D.M piegati staffe q res. compr. bielle cls (DM96) Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 3

24 Normative e Linee Guida Taglio - NTC vs D.M S = 100 mm 600 VRsd V Rd (kn) VRcd VRsd VRcd NTC Vsdu,1 Vsdu, Vsdu, D.M piegati staffe q res. compr. bielle cls (DM96) Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 4

25 Normative e Linee Guida Taglio - NTC vs D.M S = 150 mm 600 VRsd V Rd (kn) VRcd VRsd VRcd NTC Vsdu,1 Vsdu, Vsdu, D.M piegati staffe q res. compr. bielle cls (DM96) Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 5

26 Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 Rosario Gigliotti 6 Nodi trave-pilastro Solo per i nodi non interamente confinati deve essere verificata: La resistenza a trazione La resistenza a compressione in MPa 0.3 c c g n g g nt f f A V A N A N c g n g g nc f A V A N A N 0.5 N Ag 4. Circolare C Modelli di capacità per la valutazione

27 Esempio applicativo Verifiche di resistenza dei nodi Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 7

28 NODI TRAVE-PILASTRO Nodi trave-pilastro Nelle strutture esistenti i nodi sono in genere poco armati o addirittura privi di armatura trasversale. Pertanto, occorre verificarne la capacità, in termini di resistenza, a partire dalle resistenze degli elementi duttili adiacenti. L apertura delle lesioni diagonali si verifica quando la tensione principale di trazione all interno del pannello nodale supera la resistenza a trazione del calcestruzzo. a) Sollecitazioni delle travi e b) dei pilastri agenti sul nodo Quadro fessurativo e tensioni di aderenza fessurazione diagonale per trazione avvenuta nel pannello nodale c) Meccanismo della biella diagonale di calcestruzzo: equilibrio tra le forze di compressione delle travi e dei pilastri e parzialmente delle forze di aderenza nella zona compressa d) Meccanismo della fessurazione diagonale diffusa: armature orizzontali e verticalinecessarie per l equilibrio dopo la rottura per trazione Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 8

29 Capacità del pannello nodale Resistenza del nodo N Ps M P Criteri di resistenza per i nodi non confinati 0.3 fc (MPa) prima fessurazione 0.5 f c Schiacciamento biella compressa f v v j M Ts T Ts Fs ps Fs ts Fi ts T P Fd ps Fs td F itd T Td M Td -v j A H f h f h Fs pi Fd pi T P v j M P N Pi f v p t O f h C f v p c R CA 1 AH BH 1 f v f OC h f f v v h j v j K B p, fv fh fv fh j c pt OC R v Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio 013 9

30 Capacità del pannello nodale Nodi trave-pilastro resistenza a trazione: nt N N V n A g A g A g 0.3 f c resistenza a compressione: dove: N indica l azione assiale presente nel pilastro superiore, nc N N V n A g A g A g 0.5 f V n indica il taglio totale agente sul nodo, considerando sia il taglio derivante dall azione presente nel pilastro superiore, sia quello dovuto alla sollecitazione di trazione presente nell armatura longitudinale superiore della trave, A g indica la sezione orizzontale del nodo. Le resistenze dei materiali sono ottenute come media delle prove eseguite in sito e da fonti aggiuntive di informazione, divise per il fattore di confidenza appropriato in relazione al Livello di Conoscenza raggiunto e per il coefficiente parziale del materiale. c Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio

31 NODI TRAVE-PILASTRO Sollecitazioni nei nodi Nodi trave - pilastro Il taglio nel nodo è molto maggiore del taglio nel pilastro Si considera il nodo come parte del pilastro. V C T b z b V l c b h c V jh C b T b V c V c V jh d y T b z b h c l c taglio nel pilastro taglio nel nodo è il drift elastico di piano trazione delle barre di armatura della trave braccio delle forze interne nella trave dimensione della sezione del pilastro altezza del pilastro (distanza tra i due punti di inversione del momento) Rosario Gigliotti Ordine degli ingegneri Pistoia 17 maggio