Norme Tecniche per le Costruzioni Circolare Capitolo 8 - Costruzioni esistenti. 1
Articolazione dei documenti Capitolo 8 delle NTC: (8 pagine) Principi generali ispirati ad un approccio prestazionale Circolare : (23 pagine) commentario che spiega gli aspetti fondamentali e fornisce una guida alla applicazione del cap. 8 senza però entrare in aspetti tecnici di dettaglio, che sono trattati in Appendici Appendici alla Circolare : (48 pagine) procedure e regole di dettaglio 2
NTC e costruzioni esistenti Problema fondamentale elevata vulnerabilità (sismica e non solo) valore storico, artistico e ambientale Problema complesso difficile definizione di regole generali di verifica e di progetto uso delle diverse tecnologie di intervento Soluzione contenuta nelle NTC: approccio prestazionale poche regole di carattere generale alcune indicazioni importanti su valutazione della sicurezza, progettazione ed esecuzione degli interventi Novità importanti Introduzione dei concetti di adeguamento, miglioramento e intervento locale anche per azioni non sismiche 3
1976 PREVISIONI SU BASE SCIENTIFICA 2003 1962 1980 >1980 Reticolo 5 Km x 5 Km 2008 4
Indice del Commentario 8.1 Oggetto 8.2 Criteri generali 8.3 Valutazione della sicurezza 8.4 Classificazione degli interventi 8.4.1 Intervento di adeguamento 8.4.2 Intervento di miglioramento 8.4.3 Riparazione o intervento locale 8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza e la redazione dei progetti 8.5.1 Analisi storico-critica 8.5.2 Rilievo 8.5.3 Caratterizzazione meccanica dei materiali 8.5.4 Livelli di conoscenza e fattori di confidenza 8.5.5 Azioni 8.6 Materiali 5
Indice del Commentario (cont.) 8.7 Valutazione e progettazione in presenza di azioni sismiche 8.7.1 Costruzioni in muratura 8.7.1.1 Requisiti di sicurezza 8.7.1.2 Azione sismica 8.7.1.3 Combinazione delle azioni 8.7.1.4 Analisi sismica globale e criteri di verifica 8.7.1.5 Modelli di capacità per la valutazione 8.7.1.6 Analisi dei meccanismi locali 8.7.1.7 Edifici semplici 8.7.1.8 Criteri per la scelta dell intervento 8.7.1.9 Modelli di capacità per il rinforzo 8.7.2 Costruzioni in cemento armato o in acciaio 8.7.2.1 Requisiti di sicurezza 8.7.2.2 Azione sismica 8.7.2.3 Combinazione delle azioni 8.7.2.4 Metodi di analisi e criteri di verifica 8.7.2.5 Modelli di capacità per la valutazione di edifici in cls. armato 8.7.2.6 Modelli di capacità per il rinforzo di edifici in cls. armato 8.7.2.7 Modelli per la valutazione di capacità di edifici in acciaio 8.7.3 Edifici misti 8.7.4 Criteri e tipi d intervento 8.7.5 Progetto dell intervento 6
8.1 Oggetto NTC Il presente capitolo definisce i criteri generali per la valutazione della sicurezza e per la progettazione, l esecuzione ed il collaudo degli interventi sulle costruzioni esistenti. È definita costruzione esistente quella che abbia, alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento, la struttura completamente realizzata. Commentario Per edifici in c.a. ed in acciaio in costruzione, si intende struttura completamente realizzata quella per cui, alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento, è stata redatta la relazione a struttura ultimata ai sensi dell art. 65 del D.P.R. 6 giugno 2001 n. 380. Per edifici in muratura in costruzione, si intende struttura completamente realizzata quella per cui, alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento, è stato redatto il certificato di collaudo statico ai sensi del capitolo 4 del D.M. 20 novembre 1987 o ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni. 7
8.2 Criteri generali Si dovrà prevedere l impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla completezza e dall affidabilità dell informazione disponibile e l uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati fattori di confidenza, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali. La valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi sono normalmente affetti da un grado di incertezza diverso, non necessariamente maggiore, da quello degli edifici di nuova progettazione. L esistenza di fatto della struttura comporta la possibilità di determinare le effettive caratteristiche meccaniche dei materiali e delle diverse parti strutturali. Nelle costruzioni esistenti è cruciale la conoscenza della struttura (geometria e dettagli costruttivi) e dei materiali che la costituiscono (calcestruzzo, acciaio, mattoni, malta). È per questo che viene introdotta un altra categoria di fattori, i fattori di confidenza, strettamente legati al livello di conoscenza conseguito 8 nelle indagini conoscitive
8.3 Valutazione sicurezza La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU. Le Verifiche agli SLU possono essere eseguite rispetto alla condizione di SLV o, in alternativa, alla condizione di SLC. Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando ricorrano condizioni di grave riduzione della sicurezza determinate da una delle seguenti situazioni:.. Valutazione della sicurezza = procedimento quantitativo volto a: stabilire se una struttura esistente è in grado di resistere alle combinazioni delle azioni di progetto contenute nelle presenti norme, oppure determinare l entità massima delle azioni. che la struttura è capace di sostenere, con i margini di sicurezza richiesti dalle presenti norme, definiti dai coefficienti parziali di sicurezza sulle azioni e sui materiali. Lo Stato limite di collasso viene considerato solo per costruzioni in calcestruzzo armato o in acciaio. 9
8.4 Classificazione interventi Categorie di intervento: interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme; interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme; riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza Gli interventi di adeguamento e miglioramento devono essere sottoposti a collaudo statico Interventi primariamente finalizzati alla eliminazione o riduzione significativa di carenze gravi legate ad errori di progetto e di esecuzione, a degrado, a danni, a trasformazioni, etc. per poi prevedere l eventuale rafforzamento della struttura esistente, anche in relazione ad un mutato impegno strutturale. Sui beni del patrimonio culturale vincolato, applicabili Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni. Tali linee guida sono adottabili per le costruzioni di valenza storicoartistica, anche se non vincolate 10
8.4.1 Intervento di adeguamento Obbligo di valutazione di sicurezza e, se necessario, adeguamento: a) sopraelevazione o ampliamento; b) variazioni di classe e/o destinazione d uso con incrementi dei carichi globali in fondazione superiori al 10% (obbligo di verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, con variazioni del carico superiori al 20%) c) interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente. Le sopraelevazioni, nonché gli interventi che comportano un aumento del numero di piani, sono ammissibili solamente ove siano compatibili con gli strumenti urbanistici. Non è, in generale, necessario il soddisfacimento delle prescrizioni sui dettagli costruttivi purché siano garantite le prestazioni in termini di resistenza, duttilità e deformabilità previste per i vari stati limite. 11
8.4.2 Intervento di miglioramento Miglioramento = interventi finalizzati ad accrescere la capacità di resistenza delle strutture esistenti alle azioni considerate. Miglioramento possibile se non obbligatorio adeguamento. Il progetto e la valutazione della sicurezza dovranno essere estesi a tutte le parti della struttura potenzialmente interessate da modifiche di comportamento, nonché alla struttura nel suo insieme. Nel caso di intervento di miglioramento sismico, valutazione della sicurezza riguarda struttura nel suo insieme e possibili meccanismi locali. Ricadono anche interventi che variano significativamente la rigidezza, la resistenza e/o la duttilità dei singoli elementi o parti strutturali e/o introducono nuovi elementi strutturali, così che il comportamento strutturale locale o globale ne sia significativamente variato. 12
8.4.3 Riparazione/Interventi locali Riguardano singole parti e/o elementi della struttura. Il progetto e la valutazione sono riferiti alle sole parti interessate e documentano che non siano prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della struttura nel suo insieme. Relazione di cui al par. 8.3 limitata alle sole parti interessate. Può rientrare anche la sostituzione di coperture e solai senza variazione significativa di rigidezza, né aumento dei carichi verticali. Ricadono gli interventi di ripristino o rinforzo delle connessioni tra elementi strutturali diversi. Apertura di un vano in una parete muraria, accompagnata da opportuni rinforzi, possono rientrare se non cambia rigidezza e resistenza e capacità di deformazione non peggiorano. 13
8.5 Valutazione e progettazione 8.5.1 Analisi storico-critica 8.5.2 Rilievo 8.5.3 Caratterizzazione meccanica dei materiali 8.5.4 Livelli di conoscenza e fattori di confidenza 8.5.5 Azioni 8.6 Materiali 8.7 Valutazione e progettazione in presenza di azioni sismiche 8.7.1 Costruzioni in muratura 8.7.2 Costruzioni in cemento armato o in acciaio 8.7.3 Edifici misti 8.7.4 Criteri e tipi d intervento 8.7.5 Progetto dell intervento 8.5.1 8.5.2 8.5.3 Vedi Appendice 8.B. 8.5.4 Vedi Appendice 8.A. 8.5.5 8.6 8.7. 8.7.1 Vedi App. 8.C, 8.D. 8.E 8.7.2 Vedi App. 8.F, 8.G, 8.H. 8.7.3 8.7.4 Vedi Appendice 8.I 8.7.5 14
I dati necessari per la valutazione Le fonti di informazione Le fonti da considerare per la acquisizione dei dati necessari sono Documenti di progetto Rilievo strutturale Prove in situ e in laboratorio 15
LIVELLI DI CONOSCENZA C.a. e acciaio informazione disponibile / metodi di analisi ammessi / fattori di confidenza Livello di Conoscenza LC1 LC2 LC3 Geometria (carpenterie) Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione oppure rilievo ex-novo completo Dettagli strutturali Proprietà dei materiali Metodi di analisi FC Progetto simulato in accordo alle norme dell epoca e limitate verifiche insitu Disegni costruttivi incompleti con limitate verifiche in situ oppure estese verifiche in-situ Disegni costruttivi completi con limitate verifiche in situ oppure esaustive verifiche insitu Valori usuali per la pratica costruttiva dell epoca e limitate prove in-situ Dalle specifiche originali di progetto o dai certificati di prova originali 1 con limitate prove in-situ oppure estese prove in-situ Dai certificati di prova originali o dalle specifiche originali di progetto con estese prove in situ oppure esaustive prove in-situ Analisi lineare statica o dinamica 1.35 Tutti Tutti 16 1.20 1.00
Livello di Conoscenza Geometria Dettagli costruttivi Proprietà dei materiali Indagini in situ limitate Metodi di analisi FC LC1 verifiche in situ limitate Resistenza: valore minimo di Tabella 8.B.1 Modulo elastico: valore medio intervallo di Tabella 8.B.1 Indagini in situ estese 1.35 LC2 LC3 Rilievo muratura, volte, solai, scale. Individuazio ne carichi gravanti su ogni elemento di parete Individuazio ne tipologia fondazioni. Rilievo eventuale quadro fessurativo e deformativo. verifiche in situ estese ed esaustive Resistenza: valore medio intervallo di Tabella 8.B.1 Modulo elastico: media delle prove o valore medio intervallo di Tabella 8.B.1 Indagini in situ esaustive caso a) (disponibili 3 o più valori sperimentali di resistenza) Resistenza: media dei risultati delle prove Modulo elastico: media delle prove o valore medio intervallo di Tabella 8.B.1 caso b) (disponibili 2 valori sperimentali di resistenza) Resistenza: se valore medio sperimentale compreso in intervallo di Tabella 8.B.1, valore medio dell intervallo di Tabella 8.B.1; se valore medio sperimentale maggiore di estremo superiore intervallo, quest ultimo; se valore medio sperimentale inferiore al minimo dell'intervallo, valore medio sperimentale. Modulo elastico: come LC3 caso a). Tutti 1.20 1.00 caso c) (disponibile 1 valore sperimentale di resistenza) Resistenza: se valore sperimentale compreso in intervallo di Tabella 8.B.1, oppure superiore, valore medio dell'intervallo; se valore sperimentale inferiore al minimo dell'intervallo, valore sperimentale. Modulo elastico: come LC3 caso a). 17 Muratura
8.B - Proprietà meccaniche muratura Tipologia di muratura Muratura in pietrame disordinata (ciottoli, pietre erratiche e irregolari) fm τ 0 E G (N/cm 2 ) (N/cm 2 ) (N/mm 2 ) (N/mm 2 ) Min-max min-max min-max min-max 100 180 2,0 3,2 690 1050 230 350 w (kn/m 3 ) 19 Muratura a conci sbozzati, con paramento di limitato spessore e nucleo interno 200 300 3,5 5,1 1020 1440 340 480 20 Muratura in pietre a spacco con buona tessitura 260 380 5,6 7,4 1500 1980 500 660 21 Muratura a conci di pietra tenera (tufo, calcarenite, ecc.) 140 240 2,8 4,2 900 1260 300 420 16 Muratura a blocchi lapidei squadrati 600 800 9,0 12,0 2400 3200 780 940 22 Muratura in mattoni pieni e malta di calce 240 400 6,0 9,2 1200 1800 400 600 18 Muratura in mattoni semipieni con malta cementizia (es.: doppio UNI foratura 40%) 500 800 24 32 3500 5600 875 1400 15 Muratura in blocchi laterizi semipieni (perc. foratura < 45%) 400 600 30,0 40,0 3600 5400 1080 1620 12 Muratura in blocchi laterizi semipieni, con giunti verticali a secco (perc. foratura < 45%) 300 400 10,0 13,0 2700 3600 810 1080 11 Muratura in blocchi di calcestruzzo o argilla espansa (perc. foratura tra 45% e 65%) Muratura in blocchi di calcestruzzo semipieni (foratura < 45%) 150 200 300 440 9,5 12,5 18,0 24,0 1200 1600 2400 3520 300 400 600 880 12 18 14
8.C Aggregati edilizi Aggregato edilizio insieme di parti risultato di una genesi articolata e non unitaria Analisi di un edificio facente parte di un aggregato possibili interazioni derivanti dalla contiguità strutturale (schiere) Individuazione dell unità strutturale unitarietà del comportamento strutturale tipologia costruttiva continuità da cielo a terra per il flusso dei carichi verticali di norma delimitata da spazi aperti, giunti strutturali, edifici contigui caratterizzati da tipologie strutturali, materiali o epoche diverse Verifica globale semplificata analisi statica non lineare analizzando e verificando separatamente ciascun interpiano dell'edificio si trascura la variazione della forza assiale nei maschi 19
8.E Consolidamento muratura Riduzione delle carenze dei collegamenti Riduzione delle spinte di archi e volte Riduzione della eccessiva deformabilità dei solai Interventi in copertura Modifica della distribuzione degli elementi verticali resistenti Incremento della resistenza nei maschi murari Pilastri e colonne Rinforzo delle pareti intorno alle aperture Interventi alle scale Collegamenti degli elementi non strutturali Interventi in fondazione Giunti sismici 20
8.G Rinforzo elementi c.a. Obiettivi aumento della capacità portante verticale aumento della resistenza a flessione e/o taglio; aumento della capacità deformativa miglioramento dell efficienza delle giunzioni per sovrapposizione Incamiciatura in c.a Incamiciatura in acciaio Placcatura e fasciatura in materiali fibrorinforzati 21
Modelli di capacità deformativa Muθ My u moltiplicata per 0.025 min( 40, lo /dbl φu α=0 se staffe inefficaci θ u ridotta del 15% se dettagli non antisimici se scarsa sovrapposizione in barre nervate θ u moltiplicata per Lpl φy Lv 0.02 10 + min( 40,lo /dbl [ )] se scarsa sovrapposizione in barre nervate Lv ν = N ω = A Rotazione ultima /( A c f c ) s s f y ω = A f ρ sx ρ d = A sx /( bhfc ) y /( bhfc ) b s α = 1 h 2b Importanza dello sforzo normale (che fa dimunire la duttilità) ) o w 2 bi 1 Importanza delle staffe o 6hobo (che fanno aumentare la duttilità) s 1 h 2h Importanza dell armatura compressa (che fa aumentare la duttilità) lo sforzo assiale normalizzato agente su tutta la sezione Ac percentuali meccaniche di armatura percentuali meccaniche di armatura Importanza del Taglio (complessa) sh (che fa diminuire la duttilità) percentuale di armatura trasversale percentuale di eventuali armature diagonali fattore di efficienza del confinamento θ um = γ fyw 1 0.225 0,35 αρsx ν V f 100 0,016(0,3 25 c ρ c (1,25 d el max(0,01; ω') ) f max(0,01; ω) L h )
8.H Ponti In caso di interventi antisismici preferibile l adeguamento accettabile il miglioramento se si interviene su tutto un ramo con risorse limitate, purché livelli di sicurezza uniformi Livello di conoscenza e fattore di confidenza Modello strutturale Metodi di analisi e criteri di verifica 23
8.I Elementi non strutturali e impianti Raccomandazioni per la valutazione e l adeguamento di componenti esistenti e l ancoraggio di componenti nuovi Componente Vulnerabilità (1) Importanza Scaffali per stoccaggio di medicinali e altri importanti materiali medici di scorta Apparecchiature mediche Costo & interruzione per l adeguamento Apparecchiature e rifornimenti medici Valutazione / adeguamento se esistenti nelle zone (2) : Ancoraggi se nuovi nelle zone (2,3) : Alta Alta Basso 1 2 1 2 3 Variabile Alta Variabile 1 2 1 2 3 Componenti fissati al pavimento o sul tetto (4) Caldaie Media Medio-alta Basso 1 2 1 2 3 Cabine contenenti i trasformatori elettrici Bassa Alta Medio-basso 1 1 2 3 Tipici componenti da installarsi sul pavimento o sul tetto montati su isolatori per le vibrazioni Tipici componenti o serbatoi fissati al pavimento o installati sul tetto con un rapporto di ribaltamento >1.6, componenti soggetti al ribaltamento Tipici componenti o serbatoi fissati al pavimento o installati sul tetto con un rapporto di ribaltamento tra 1 e 1.6. Tipici componenti o serbatoi fissati al pavimento o installati sul tetto con un rapporto di ribaltamento < 1 Medio-alta Media Medio-basso 1 2 1 2 3 Alta Media Basso 1 2 1 2 3 Media Media Basso 1 2 1 2 3 Media Media Basso 1 2 1 2 Pedane d appoggio Medio-bassa Variabile Medio-alto 1 2 (continua nella pagina seguente) 24
8.I Elementi non strutturali e impianti Alternative per la limitazione del rischio di fuoriuscite di gas Criterio di confronto Valvole ad attivazione manuale Principio di Sono istallate funzionamento dal fornitore in corrispondenza di ogni contatore Requisiti di installazione e manutenzione Benefici Nessuno, in quanto già previste come parte dell impianto Presenti in ogni impianto. Istruzioni per il loro utilizzo di solito sono presenti nelle informazioni divulgate dal fornitore. (continua nella pagina seguente) Valvole sismiche ad attivazione automatica Interrompono automaticamente il flusso del gas quando avvertono una eccitazione sismica al di sopra di una soglia di taratura Installazione da parte di personale qualificato Interrompono il flusso quando il livello di eccitazione potrebbe essere sufficiente a danneggiare le tubature del gas. Devono essere certificate in base ad uno standard Valvole ad eccesso di flusso (istallazione al contatore) Interrompono automaticamente il flusso di gas se un danno provoca, a valle del dispositivo, una perdita di entità superiore ad una soglia di taratura Installazione da parte di personale qualificato. Devono essere dimensionate per uno specifico carico di lavoro dell impianto e adeguate in caso di modifiche dell impianto. Interrompono il flusso solo quando si verificano condizioni di pericolo dovute ad una perdita di gas. Devono essere certificate in base ad uno standard Valvole ad eccesso di flusso (istallazione all apparecchio) Interrompono automaticamente il flusso di gas se un danno provoca, a valle del dispositivo, una perdita di entità superiore ad una soglia di taratura Installazione anche da parte dell utente. Devono essere dimensionate per uno specifico carico di lavoro dell apparecchio e adeguate in caso di modifiche dell apparecchio. Interrompono il flusso solo quando si verificano condizioni di pericolo dovute ad una perdita di gas. Devono essere certificate in base ad uno standard Sensori di metano 25 Sistemi ibridi Individuano la Sistema elevata concentrazione di gas metano e producono un segnale di allarme Installazione anche da parte dell utente. Avvisano Sono l utente quando si verifica una situazione potenzialmente pericolosa, lasciandogli la scelta su come intervenire. modulare costituito da una unità centrale di controllo, sensori, dispositivi di controllo e di allarme Di solito istallazione da parte di personale qualificato (se in associazione con dispositivi di intercettazione automatica) modulari e possono essere personalizzati per varie esigenze. Ogni modulo è dotato di funzioni specifiche.
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