Progettazione sismica degli ancoranti: Nuova regolamenazione Europea

Progettazione sismica degli ancoranti: Nuova regolamenazione Europea 1

Agenda L importanza del sismico L influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica 2

Agenda L importanza del sismico L influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica 3

I grandi terremoti in Europa non sono solo riferimenti storici! Distribuzione degli eventi sismici nel periodo 1976 2009: Fonte: NEIC catalog 4

Considerando la sismicità europea, la maggior parte dei paesi richiedono progettazione sismica Richiesta progett. sismica La mappa si basa su dati nazionali (per edifici ordinari e suolo di tipo A) e fornisce una prospettiva sulla rilevanza delle nuove linee guida ETA nei diversi paesi. Per informazioni più precise consultare le normative nazionali. 5

In Italia, negli ultimi 15 anni, si sono verificati diversi terremoti di magnitudo > 5 Data Regione Intensità Vittime 1996-10 Reggio Emilia 5.4 2 1997-09 Umbria e Marche 6.1 11 1999-02 Messina 5.2 1 2001-07 Bolzano 5.2 4 2002-09 Palermo 5.6 3 2002-10 Molise 5.8 30 2003-09 Emilia Romagna 5.0-2004-11 Brescia 5.2-2006-10 Isole Lipari 5.6-2008-12 Cosenza 5.3-2009-04 Abruzzo 6.3 308 2012-01 Parma 5.4-2012-05 Emilia Romagna 6.0 27 2012-10 Pollino 5.0 1 I risultati di un terremoto: danni economici e perdita di vite umane 6

Circa 22 milioni di persone e oltre 5,5 milioni di edifici sono ubicati in zone ad elevato rischio sismico Fonte: ANCE report Ottobre 2012 7

Agenda L importanza del sismico L influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica 8

A causa delle azioni sismiche gli ancoraggi possono trovarsi in zone fessurate del cls Quando si forma una fessura nel calcestruzzo vi è un alta probabilità che possa interagire con l ancoraggio considerando: - Gli sforzi dovuti alla pre-tensione e al carico agente sull ancorante - La concentrazione di sforzi causata dal foro di installazione [Tests performed in Stuttgart confirm this theses] 9

La fessurazione nel cls influenza notevolmente le prestazioni di un ancorante Quando una fessura intercetta l ancorante, cambia il modo di trasferimento del carico per via di una distribuzione non simmetrica di carichi sull ancorante. Piano di rottura Distribuzione delle tensioni in calcestruzzo non fessurato Distribuzione delle tensioni in calcestruzzo fessurato Tale effetto è valutato attraverso il metodo di calcolo (coefficienti di riduzione), tuttavia non tutti gli ancoranti sono idonei a lavorare in presenza di calcestruzzo fessurato 10

Le azioni sismiche inducono condizioni ancor più severe nel fissaggio Durante un terremoto un ancorante sarà soggetto a: Variazione delle fessure nel cls Carichi ciclici Ampiezza fesure Trazione Taglio Test specifici devono essere condotti per accertare: 1) L idoneità di un ancorante per azioni sismiche 2) La resistenza di progetto per trazione e taglio 11

Soltanto le strutture progettate sismicamente così come tutti gli elementi interne ad esse possono definirsi sicure La progettazione sismica dei collegamenti strutturali è fondamentale per poter prevedere il comportamento della struttura. Gli ancoraggi sono spesso utilizzati in ambito non strutturale, la loro corretta progettazione è fondamentale per ridurre gli effetti di un sisma 12

Agenda L importanza del sismico L influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche Codici di calcolo per ancoranti sottoposti ad azione sismica 13

Due programmi di prove sono definiti per classificare le prestazioni di un ancorante in zona sismica Ancoranti per applicazioni sismiche devono essere testati secondo il nuovo ETAG001 Annex E e sono classificati: Livello dei test sismici Prestazione sismica in categoria C1 Prestazione sismica in categoria C2 14

Prove per la categoria sismica C1: carico ciclico in presenza di una fessura pari a 0,5 mm Le prove sono meno impegnative rispetto alla categoria sismica C2 Tension N eq = 0.5 N u,m,ref N i = 0.375 N u,m,ref N m = 0.25 N u,m,ref N u,m,ref = normalized mean tension capacity (C20/25, w = 0.3 mm) Shear V eq = 0.5 V u,m,ref V i = 0.375 V u,m,ref V m = 0.25 V u,m,ref V u,m,ref = normalized mean shear capacity (C20/25, w = 0.8 mm) 15

Le prove per la categoria sismica C1 sono simili alle prove relative alla certificazione sismica negli Stati Uniti Trazione Taglio V s = 50%V u N s = 50%N u V i = 1/2(V s -V m )+V m V m = 25%V u N i = 1/2(N s -N m )+N m N m = 25%N u cycles 100 10 30 100 cycles 30 10 Concrete strength: low Crack width: w = 0,5 mm 16

Prove per la categoria sismica C2: carico ciclico crescente in presenza di una fessura a 0,8 mm Test in fessure di cls da 0,8 mm con deformazioni rilevate Trazione Taglio N max 0, 75 N u, m, ref N u,m,ref = normalized mean tension capacity (C20/25, w = 0.8 mm) V max 0, 85 V u, m, ref V u,m,ref = normalized mean shear capacity (C20/25, w = 0.8 mm) 17

Prove per la categoria sismica C2: variabilità delle fessure in presenza di carico costante Le prove simulano meglio le reali condizioni che si hanno durante un terremoto nel materiale base Test a fessurazione variabile N w1 0, 4 N u, m, ref N w 2 0, 5 N u, m, ref Requires a highly sophisticated test frame: 18

L idoneità di un ancorante per zone sismiche è chiaramente riportata nel documento ETA (CE) A seconda del tipo di prove, le prestazioni dell ancorante saranno relative alla categoria sismica C1, C2 o entrambe ETA frontespizio* ETA dati tecnici sismici *in the some anchors 19

La prestazione sismica in categoria C2 è richiesta per la maggior parte delle applicazioni Di seguito le raccomandazioni riportate nel documento EOTA TR045 Elementi non strutturali Elementi strutturali Accelerazion e sismica Classe di importanza II o III Classe di importanza IV Accelerazion e sismica Classe di importanza II, III o IV < 0.05g Not seismic < 0.05g Not seismic 0.05g to 0.1g C1 C2 0.05g to 0.1g C2 > 0.1g C2 > 0.1g Building importance I for >0.05g requires C1 Member states can chose to adopt different recommendations Classe di importanza II o III Classe di importanza IV Edifici ordinari ed edifici di importanza in vista delle conseguenze associate a un collasso (ad esempio scuole, sale di montaggio, istituzioni culturali) Edifici la cui integrità è di vitale importanza per la protezione civile, ad esempio ospedali, caserme dei pompieri, centrali elettriche, ecc 20

Soluzioni tecniche Hilti per ancoranti chimici e meccanici per categoria sismica C1 e C2 HIT-HY 200 + HIT-Z ancorante chimico Resina chimica a rapido indurimento. Non è richiesta la pulizia del foro con le nuove barre HIT-Z. HST ancorante meccanico Per applicazioni di carico medio-alte. Idoneo per cls in zona tesa. 21

Soluzioni tecniche Hilti per ancoranti chimici e meccanici per categoria sismica C1 completano il portafoglio prodotti HIT-RE 500-SD + HIT-V ancorante chimico Ancorante a lento indurimento. Applicazioni per fori molto pofondi. HUS ancorante a vite Applicazioni di carico medio. Ideali per applicazioni in serie. 22

Agenda L importanza del sismico L influenza del sisma nella sicurezza degli ancoraggi Tipologia di prove e certificazioni in condizioni sismiche La progettazione europea degli ancoranti sottoposti ad azione sismica 23

Nuovo metodo di progettazione sismica degli ancoranti Carichi statici Carichi sismici Resistenza ancoranti Pre-qualificazione ETAG 001 ETAG 001, Annex E Dati tecnici Metodo di calcolo European Technical Approval: ETA ETAG 001, Annex C EOTA TR029 EOTA TR045 Carichi Definizione carichi Eurocode 1, Eurocode 8 24

Disposizioni generali per la progettazione sismica degli ancoraggi secondo la nuova linea guida EOTA TR045 Limitata alle configurazioni di ancoraggio di ETAG allegato C e TR029. Non sono considerati I fissaggi distanziati. Solo per ancoranti certificati secondo ETAG Annex E Se il contributo sismico per la combinazione dei carichi di progetto è 20% non è necessaria alcuna progettazione sismica. Tuttavia, è ancora necessario un ancoraggio approvato sismico. Il calcestruzzo è fessurato fino a prova contraria. 25

Il metodo di calcolo considera 3 differenti approcci progettuali: a) ignorando la duttilità dell ancoraggio a1) Capacity Design Gli ancoraggi devono resistere al carico corrispondente alla plasticizzazione dell elemento a2) Elastic design Gli ancoraggi devono resistere ai carichi derivanti da una progettazione sismica elastica Elementi strutturali fattore di strutura q = 1.0 Elementi non strutturali fattore di struttura q a dipende dall elemento non-strutturale 26

Il metodo di calcolo considera 3 differenti approcci progettuali: b) considerando la duttilità dell ancoraggio b) Ductile anchor Valido solo per la categoria sismica C2 L ancoraggio ha bisogno di rispettare un elenco di requisiti per garantire la duttilità (e.g. allungamento pari a 8d) Consigliata per elementi secondari e non strutturali, potrebbe non essere adatto per strutture primarie (possibilità di grandi spostamenti non recuperabili dell ancorante) Al fine di assicurare la rottura dell acciaio posssono essere necessari test aggiuntivi(confronto tra la resistenza dell acciaio e del calcestruzzo). 27

Il set dinamico Hilti raddoppia la resistenza a taglio in condizioni sismiche Il fattore gap considera il sovraccarico del taglio causato dall impatto tra la barra e la piastra in presenza dello spazio anulare non riempito Resistenza a taglio da considerare:: Riduzione del 50% - senza riempimento dello spazio anulare Nessuna riduzione - se lo spazio anulare è riempito 28

Verifica a carico combinato In mancanza di formule specifiche si utilizza la seguente espressione: N V Sd V V V 1. 0 Rd, seis N Sd N N N 1. 0 Rd, seis 1,0 N N Sd Rd, seis V V Sd Rd, seis 1 0,2 0,2 1,0 V 29

La verifica allo stato limite di danno (SLD) può essere richiesta per l ancoraggio Nel caso in cui l elemento deve mantenere la sua funzionalità dopo il terremoto, gli spostamenti dell ancoraggio devono essere calcolati Il progettista è responsabile della determinazione degli spostamenti ammissibili. Possibile solo per ancoranti in categoria C2. Se l ancoraggio mostra spostamenti maggiori (trazione e taglio) di quelli ammissibili la resistenza di progetto deve essere ridotta del rapporto degli spostamenti (ammissibili/calcolati). 30

Procedura per la progettazione sismica Selezionare l ancorante in base alla categoria sismica (C1 o C2) Secondo l accelerazione al suolo e la classe di importanza dell Eedificio Definizione dei carichi secondo normativa Calcolo delle resistenze di progetto + carico combinato (TR045) Considerato quanto riportato nell ETA Verifica, se richiesta allo stato limite di danno (SLD), degli spostamenti ammissibili 31

Procedura per la progettazione sismica Selezionare l ancorante in base alla categoria sismica (C1 o C2) Secondo l accelerazione al suolo e la classe di importanza dell Edificio Definizione dei carichi secondo normativa Calcolo delle resistenze di progetto + carico combinato (TR045) Considerato quanto riportato nell ETA Verifica, se richiesta allo stato limite di danno (SLD), degli spostamenti ammissibili 32

Grazie per l attenzione. 33