L uso dell acciaio per l adeguamento sismico

L uso dell acciaio per l adeguamento sismico La Legge di Bilancio 2017 permette la detrazione in 5 anni delle seguenti spese: 65 % per la sola certificazione antisismica; 85% per i condomini che si migliorano di 2 classi di rischio; 80% per le case che si migliorano di 2 classi di rischio; 75% per i condomini che si migliorano di 1 classe di rischio; 70% per le case che si migliorano di 1 classe di rischio; 50% senza cambio di classificazione sismica. http://calcolostrutture2g.com Pag. 1

Lo Studio di ingegneria civile 2G è specializzato in analisi sismica, isolamento sismico, in calcolo di strutture, in modellazione numerica ed ingegneria geotecnica. Lo Studio2G si avvale dei più recenti studi e tecniche riguardo il calcolo e modellazione. I suoi collaboratori sono in grado di offrire le soluzioni che garantiscono il miglior compromesso tra investimento e risultati previsti e di seguire i loro clienti in tutte le fasi della realizzazione del progetto. Lo Studio 2G si avvale di personale serio e preparato che da anni si occupa di problemi legati alla sismica per garantire ai suoi clienti il miglior servizio. Lo Studio 2G calcola prima e dopo gli interventi eseguiti di adeguamento e miglioramento sismico la probabilità di collasso dell edificio. http://calcolostrutture2g.com Pag. 2

I continui eventi sismici degli ultimi anni hanno causato la morte di centinaia di persone all interno dei loro posti di lavoro e delle loro case. Si rende perciò necessario intervenire sul patrimonio edilizio esistente al fine di adeguarlo alle ultime norme di sicurezza.. Un intervento di miglioramento e adeguamento sismico di un edificio è importante perché: Salvaguardia la vita delle persone che abitano in quell edificio in caso di sisma. Diminuisce la portata del danno strutturale sulla abitazione in caso di sisma. Diminuisce il rischio di perdita o di danneggiamento dei beni all interno dell edificio. Abbatte i costi della assicurazione sismica. Valorizza l immobile in caso di vendita in quanto l edificio è migliorato il comportamento sismico dell edificio. http://calcolostrutture2g.com Pag. 3

L uso dell acciaio per l adeguamento sismico L acciaio permette la realizzazione di interventi a basso costo ed elevato risultato per l adeguamento sismico di edifici come: Civili abitazioni ed edifici multi piano con telaio in calcestruzzo; Solai in calcestruzzo; Strutture prefabbricate in calcestruzzo precompresso; Strutture in acciaio. Civili abitazioni in muratura; Capriate in legno; Solai in legno; http://calcolostrutture2g.com Pag. 4

I vantaggi dell uso dell acciaio Comportamento strutturale noto con certezza a differenza della fibra di carbonio, FRP ed FRCM; Facilità di posa in opera e cantierizzazione; Basso costo; La prefabbricazione consente di saldare gli elementi principali in fabbrica e gli interventi sono realizzati su misura a seconda delle esigenze operative e di trasporto in cantiere; Leggerezza degli elementi strutturali, resa possibile da un elevato rapporto peso-resistenza; Rapidità di costruzione; Gradevolezza estetica degli elementi in acciaio. http://calcolostrutture2g.com Pag. 5

Strutture prefabbricate Connessione travi pilastri capannoni prefabbricati pag. 8 Collegamento anti ribaltamento travi principali pag. 13 Connessione travi tegolo capannoni prefabbricati pag. 14 Collegamenti pannelli esterni ed interni pag. 17 http://calcolostrutture2g.com Tel: 393 9148463 Pag. 6 email: studio2ganna@gmail.com

Gli edifici progettati prima del 2003 presentano una serie di problematiche che non garantiscono la sicurezza delle persone che vi abitano. I problemi di questi edifici sono: Mancanza di una spina verticale che porti le azioni orizzontali di vento e sisma fino alle fondazioni. Meccanismo di collasso locale del singolo piano. Mancanza di alcuni dettagli costruttivi del tipo: Passo delle staffe Percentuale di armatura Nodi trave colonna non adeguatamente confinati http://calcolostrutture2g.com Pag. 7

Connessione travi pilastri capannoni prefabbricati Il terremoto dell'emilia del 2012 he evidenziato che la causa più frequente di danneggiamento negli edifici prefabbricati monopiano è stata la perdita di appoggio degli elementi strutturali orizzontali (tegoli di copertura e travi) dagli elementi di supporto (travi e pilastri, rispettivamente). Tale fenomeno è dovuto, nella maggior parte dei casi, all assenza di vincoli di tipo meccanico. Il collegamento si affida al solo attrito per la trasmissione delle forze orizzontali. Questa tipologia di collasso è una conseguenza del codice normativo che fino al 2003 ha permesso l affidamento del vincolo tra trave e pilastro e trave e tegola di copertura all attrito. Il terremoto dell'emilia del 2012 ha inoltre evidenziato il collasso di collegamenti di tipo meccanico trave-pilastro con crisi del calcestruzzo, evidenziata dalla rottura del copriferro ed espulsione dello spinotto poiché il collegamento risultava sottodimensionato. Si allegano le principali tipologie di interventi sui capannoni esistenti eseguiti dallo studio2g. http://calcolostrutture2g.com Pag. 8

Connessione travi pilastri capannoni prefabbricati Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio trave pilastro Carenze e controlli: Semplici appoggi senza connessioni meccaniche tramite ispezione visiva e/o esame degli elaborati progettuali disponibili e rilievo visivo Resistenza a taglio dei collegamenti di acciaio insufficiente tramite ispezione visiva e/o esame degli elaborati progettuali disponibili. Selle, forcelle o tenoni con capacità a taglio insufficiente da ispezione visiva e/o esame degli elaborati progettuali disponibili. Capacità a taglio della trave prefabbricata insufficiente tramite rilievo visivo di eventuali lesioni a taglio passanti. Requisiti della connessione trave pilastro: Non consentire la perdita di appoggio della trave dal pilastro. ;Non modificare lo schema statico preesistente. Contrastare la rotazione torsionale delle travi alte e delle capriate. Bloccare, oltre un limite prefissato, tutte le traslazioni relative tra gli elementi attraverso meccanismi di trasmissione degli sforzi possibilmente di natura isostatica. Ancoraggio dei dispositivi di connessione lontano dai lembi esterni degli elementi (elevati copriferri) Categorie di intervento: Aumento della base di appoggio della trave sul pilastro. Inserimento nuovi dispositivi meccanici di connessione tra i due elementi. Collegamento dei pilastri in testa In caso di trave gettata in opera interventi per l incremento della capacità a taglio con dispositivi esterni. Inserimento di shock transmitter http://calcolostrutture2g.com Pag. 9

Obiettivi Connessione travi pilastri capannoni prefabbricati Miglioramento del vincolo tra pilastro e trave, impedendo la caduta della trave dal pilastro. Mantenimento dello schema statico preesistente. Casi di applicazione La trave è semplicemente appoggiata alla testa del pilastro, senza alcun dispositivo meccanico che ne impedisca la caduta. Qualora fosse già presente un perno, esso non è in grado di trasferire le azioni derivanti dal sisma di progetto. Fasi realizzative Individuare mediante pacometro le zone prive di armatura Foratura della trave e del pilastro in corrispondenza dell intersezione fra i due elementi Posizionamento di un profilo di supporto al perno agganciato al pilastro mediante barre di ancoraggio inghisate con resina Inserimento del perno di collegamento all interno del foro e fissaggio mediante dado e controdado per consentire la libera rotazione degli elementi. COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO MEDIANTE PERNI E PIASTRE IN ACCIAIO http://calcolostrutture2g.com Pag. 10

Vantaggi Connessione travi pilastri capannoni prefabbricati Semplicità esecutiva. Velocità di messa in opera. Mantenimento dello schema statico originale. Utilizzabile come soluzione di pronto intervento. Svantaggi Deve essere valutata con attenzione ed adeguata la resistenza della forcella entro la quale è inserita la trave. COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO MEDIANTE PERNI E PIASTRE IN ACCIAIO http://calcolostrutture2g.com Pag. 11

Connessione travi pilastri capannoni prefabbricati COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO MEDIANTE PERNI E PIASTRE IN ACCIAIO VARIANTE A VARIANTE B http://calcolostrutture2g.com Pag. 12

Collegamento anti ribaltamento travi principali Vantaggi La trave è mantenuta in posizione sia per quanto riguarda le verifiche di ribaltamento, che di scorrimento dall appoggio. Svantaggi Le sollecitazioni nella testa del pilastro che potessero nascere dalle rotazioni della testa della trave devono essere limitate (nel caso di figura la trave è appoggiata su un paramento murario). Se le rotazioni della testa della trave possono essere significative (come nel caso di travi di grande luce) si deve sostituire gli ancoraggi alla trave con un unico perno passante, in asse trave. http://calcolostrutture2g.com Pag. 13

Connessione travi tegolo capannoni prefabbricati Rinforzo connessione tegolo-trave: aggiunta di meccanismi di dissipazione con squadrette deformabili Carenze e controlli: Assenza di collegamenti a taglio tramite ispezione visiva e/o esame degli elaborati progettuali disponibili e/o rilevazione in cantiere Eventuali spostamenti relativi fra solaio e trave. Resistenza a taglio dei collegamenti in acciaio insufficiente tramite ispezione visiva e/o esame degli elaborati progettuali disponibili. Requisiti della connessione: Impedire la perdita di appoggio della copertura dalla trave; Non modificare lo schema statico preesistente; Bloccare, oltre un limite prefissato, tutte le traslazioni relative tra gli elementi attraverso meccanismi di trasmissione degli sforzi possibilmente di natura isostatica; Ancoraggio dei dispositivi di connessione lontano dai lembi esterni degli elementi (elevati copriferri). Categorie di intervento: Inserimento nuovi dispositivi meccanici di connessione tra i due elementi Tale soluzione può essere utilizzata per il collegamento tra trave e tegolo inserendo nuovi connettori come squadrette metalliche deformabili Inserimento di shock transmitter http://calcolostrutture2g.com Pag. 14

Connessione travi tegolo capannoni prefabbricati Rinforzo connessione tegolo-trave: aggiunta di meccanismi di dissipazione con squadrette deformabili Posizionamento dei bulloni ad altezze diverse per tipologia di travi Uso necessario di asolature per seguire differenze nelle armature IN CASO DI SISMA IL DANNO è CONCENTRATO SULLA SQUADRETTA DA SOSTITUIRE DOPO IL SISMA http://calcolostrutture2g.com Pag. 15

Connessione travi tegolo capannoni prefabbricati Connessione tegolo-trave: aggiunta di meccanismi di dissipatore ad attrito e shock transmitter DISSIPATORE AD ATTRITO DISSIPATORE FLUIDO VISCOSO Posizionamento dei bulloni ad altezze diverse per tipologia di travi Il dissipatore permette di LIMITARE L AZIONE SISMICA trasmessa dal tegolo alla trave Nessun intervento di riparazione post sisma. http://calcolostrutture2g.com Pag. 16

Collegamenti pannelli esterni ed interni Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura prefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principali Gli edifici prefabbricati investiti dalle due scosse del 20 e del 29 maggio in Emilia hanno subito gravi danni agli elementi prefabbricati costituenti la tamponatura esterna. Tali elementi infatti sono collassati a causa della rottura dei sistemi di connessione alla struttura, creando un grave danno alla funzionalità della struttura, una grave perdita economica e soprattutto un grande pericolo per la sicurezza della vita umana. Dalle tipologie maggiormente diffuse negli edifici prefabbricati in Emilia, si è dimostrata una grave carenza nella progettazione dei dispositivi di connessione dei pannelli alla struttura resistente che spiega i danni mostrati nelle foto in seguito. Infatti il cedimento anche di un singolo elemento del sistema di ancoraggio comporta il più delle volte, venendo meno le condizioni di equilibrio, il rovesciamento del pannello a terra, con notevoli rischi per l incolumità delle persone. Indicazione generale: per quanto riguarda i collegamenti tra i pannelli di facciata e le strutture, si ritiene necessario prevedere dei collegamenti di ritenuta anti-ribaltamento, che comunque non limitino gli spostamenti della struttura portante. http://calcolostrutture2g.com Pag. 17

Collegamenti pannelli esterni ed interni Carenze e controlli: Resistenza degli ancoraggi insufficiente a trattenere il pannello fuori dal piano tramite ispezione visiva ravvicinata e/o esame degli elaborati progettuali disponibili. Resistenza a taglio degli ancoraggi insufficiente rispetto alla domanda derivante dall interazione pannelli-struttura principale nel piano del pannello tramite ispezione visiva ravvicinata e/o esame degli elaborati progettuali disponibili. Capacità a flessione del pannello insufficiente: in caso di presenza di un danno, rilievo della geometria e dell eventuale armatura. Insufficiente resistenza a flessione dei pannelli di muratura a blocchi: in caso di presenza di un danno, rilievo della geometria (in particolare del rapporto tra altezza e larghezza), della presenza eventuale di cordoli o elementi di rinforzo e del loro collegamento alla struttura. Disposizione delle aperture non idonea (ad esempio finestre a nastro) tramite ispezione visiva e rilievo della luce di taglio effettiva dei pilastri. Requisiti della connessione: Impedire il ribaltamento dei pannelli. Consentire le traslazioni relative struttura-pannello nel piano del pannello al fine di evitare qualunque collaborazione tra le componenti non strutturali e l ossatura portante dell edificio. Categorie di intervento: Per i pannelli orizzontali, il ribaltamento si può impedire conl utilizzo di angolari in acciaio bullonati a pilastri e pannello ai due spigoli inferiori, staffe in lamiera fissate a pilastri e pannello ai due spigoli superiori e cavi anti-caduta fissati a pilastri e pannello ai quattro spigoli. Nel caso di pannelli verticali, il ribaltamento può essere impedito attraverso l utilizzo di staffe in lamiera fissate a trave e pannello ai due attacchi superiori ed inserimento cavi anti- caduta fissati a trave e pannello ai due attacchi superiori. Incremento della capacità a flessione con dispositivi esterni ed elementi integrativi sia in caso di pannelli in c.a. che in caso di pannelli di muratura a blocchi. eliminazione delle finestre a nastro. http://calcolostrutture2g.com Pag. 18

Collegamenti pannelli esterni ed interni COLLEGAMENTO DI PANNELLI VERTICALI MEDIANTE SQUADRETTE IN ACCIAIO Obiettivi Evitare il ribaltamento e la caduta dei pannelli di tamponamento. Capacità di sopportare le deformazioni della struttura portante senza irrigidire il sistema. Mantenimento dello schema statico preesistente. Casi di applicazione Intervento da eseguire qualora i vincoli di ritenuta dei pannelli verticali risultino insufficienti. Il sistema può essere utilizzato sia quando i pannelli sono collegati a travi di bordo, sia quando siano collegati direttamente agli elementi di copertura. In tal caso, la geometria deve essere opportunamente adattata. Fasi realizzative Prima di forare qualsiasi elemento, individuare mediante pacometro le zone prive di armatura. Realizzazione di fori all interno del pannello e del pilastro per l inghisaggio delle barre di ancoraggio. Posizionamento del profilo a L dotato di fori asolati. Inghisaggio delle barre di ancoraggio mediante resina. Bullonatura delle barre con dado e controdado per non impedire gli spostamenti orizzontali all interno delle asole. Fissare dado e controdado dei bulloni ancorati nella trave lasciando un gioco in modo da consentirne anche lo spostamento verticale. http://calcolostrutture2g.com Pag. 19

Collegamenti pannelli esterni ed interni COLLEGAMENTO DI PANNELLI VERTICALI MEDIANTE SQUADRETTE IN ACCIAIO Vantaggi Semplicità esecutiva. Velocità di messa in opera. Mantenimento dello schema statico originale. Utilizzabile come soluzione di pronto intervento. Svantaggi Data la presenza di fori asolati, le squadrette risultano piuttosto ampie http://calcolostrutture2g.com Pag. 20

Collegamenti pannelli esterni ed interni ESEMPI DI COLLEGAMENTO DI PANNELLI VERTICALI MEDIANTE SQUADRETTE IN ACCIAIO http://calcolostrutture2g.com Pag. 21

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