INTERVENTI SU EDIFICI ESISTENTI Responsabilità dei progettisti - Diagnostica - Tecniche di progettazione Marco Boscolo Bielo I N D I C E Capitolo 1 - VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 1.1 LE COSTRUZIONI ESISTENTI................................ 13 1.2 L APPROCCIO PRESTAZIONALE............................... 15 1.3 I RIFERIMENTI DI NORMA.................................. 17 1.4 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA............................ 18 1.5 LO STATO LIMITE ULTIMO (SLU)............................ 19 1.6 LO STATO LIMITE DI ESERCIZIO (SLE)...................... 21 1.7 LA «VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA» COME PROCEDIMENTO «QUANTITATIVO»............................................ 21 1.8 L OBBLIGATORIETÀ DELLA «VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA» 22 1.9 IL METODO SEMIPROBABILISTICO AGLI STATI LIMITE....... 24 1.10 LE COMBINAZIONI DI CARICO............................... 27 1.11 VALORI DEI COEFFICIENTI γ F................................ 29 1.12 LE RESISTENZE DI PROGETTO.............................. 31 1.13 CONFRONTO CONCETTUALE FRA IL METODO DELL TENSIONI AMMISSIBILI E IL METODO AGLI STATI LIMITE............. 31 5
Capitolo 2 - CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI 2.1 GENERALITÀ................................................. 36 2.2 INTERVENTI DI ADEGUAMENTO.............................. 37 2.3 INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO............................ 38 2.4 RIPARAZIONI O INTERVENTI LOCALI......................... 39 2.5 INTERVENTI NON DICHIARATAMENTE STRUTTURALI.......... 40 2.6 «VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA» E «DENUNCIA DELLE OPERE» AI SENSI DELL ART. 65 DEL DPR 380/01, CASI LIMITE.......... 43 2.7 REDAZIONE DEL PROGETTO DI INTERVENTO................. 44 Capitolo 3 - MATERIALI DA COSTRUZIONE: PARAMETRI MECCANICI E RAFFRONTO CON LA PRECEDENTE NORMATIVA 3.1 DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI MECCANICI NEI MATERIALI DA COSTRUZIONE DI EDIFICI ESISTENTI..................... 45 3.2 ACCIAIO STRUTTURALE....................................... 48 3.2.1 TIPI DI ACCIAIO............................................ 48 3.2.2 CARATTERISTICHE MECCANICHE................................ 49 3.2.3 LEGAMI TENSIONI - DEFORMAZIONI............................ 50 3.2.4 RESISTENZE DI CALCOLO..................................... 51 3.2.5 RAFFRONTO CON LA VECCHIA NORMATIVA....................... 52 3.2.6 BULLONERIE............................................... 55 3.2.7 SALDATURE................................................ 56 3.3 CALCESTRUZZO ARMATO..................................... 58 3.3.1 CLASSIFICAZIONE........................................... 58 3.3.2 CARATTERISTICHE MECCANICHE................................ 59 3.3.2.1 Resistenza di calcolo a compressione................... 59 3.3.2.2 Resistenza media a compressione...................... 60 3.3.2.3 Resistenza a trazione assiale e per flessione............. 61 3.3.2.4 Modulo elastico..................................... 62 3.3.2.5 Coefficiente di Poisson............................... 62 3.3.2.6 Coefficiente di dilatazione termica..................... 63 3.3.3 ACCIAIO PER CALCESTRUZZO ARMATO........................... 63 3.3.3.1 Acciaio in barre o rotoli: caratteristiche meccaniche...... 63 3.3.3.2 Reti e tralicci elettrosaldati: caratteristiche meccaniche.... 65 3.3.3.3 Tabelle di diametri e persi per barre e reti elettrosaldati... 66 6
3.3.3.4 Resistenze di calcolo degli acciai da calcestruzzo armato.. 67 3.3.3.5 Aderenza acciaio-calcestruzzo.......................... 67 3.3.4 MODELLI DI COMPORTAMENTO DEL CALCESTRUZZO ARMATO......... 69 3.3.4.1 Definizione degli stadi............................... 69 3.3.4.2 Resistenze degli elementi monodimensionali............. 70 3.3.4.2.1 Ipotesi di base 3.3.4.2.2 Diagrammi di calcolo tensione-deformazione del calcestruzzo 3.3.4.2.3 Diagrammi di calcolo tensione-deformazione dell acciaio 3.3.5 CONFRONTI CON LA PRECEDENTE NORMATIVA DELLE TENSIONI AMMISSIBILI............................................... 73 3.4 LEGNO STRUTTURALE........................................ 77 3.4.1 PARAMETRI MECCANICI....................................... 77 3.4.2 LEGNO MASSICCIO.......................................... 79 3.4.3 LEGNO LAMELLARE INCOLLATO................................ 82 3.4.4 PANNELLI A BASE DI LEGNO.................................. 84 3.4.5 CLASSI DI DURATA E CARICO DI SERVIZIO....................... 84 3.4.6 CLASSI DI SERVIZIO......................................... 85 3.4.7 VALUTAZIONE DEI PARAMETRI MECCANICI DI CALCOLO............. 86 3.4.8 CONFRONTI CON LA NORMATIVA RELATIVA AL METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI............................................... 88 3.5 MURATURE IN ELEMENTI ARTIFICIALI........................ 89 3.5.1 GENERALITÀ............................................... 89 3.5.2 LE MALTE................................................. 90 3.5.2.1 Malte a prestazione garantita......................... 91 3.5.2.2 Malte a composizione prescritta....................... 91 3.5.3 ELEMENTI ARTIFICIALI E NATURALI PER MURATURE............... 92 3.5.3.1 Elementi artificiali.................................. 92 3.5.3.2 Elementi naturali................................... 92 3.5.3.3 Classificazione in base alla percentuale di foratura....... 93 3.5.4 PARAMETRI MECCANICI DELLE MURATURE....................... 94 3.5.4.1 Stima di progetto della resistenza caratteristica a compressione 94 3.5.4.1.1 Elementi artificiali pieni e semipieni 3.5.4.1.2 Elementi naturali 3.5.4.2 Stima di progetto della resistenza caratteristica a taglio... 95 3.5.4.3 Resistenza caratteristica a taglio in presenza di sforzo normale 96 3.5.4.4 Resistenza caratteristica a flessione della muratura non armata 97 3.5.4.5 Moduli di elasticità (E, G)........................... 98 3.5.5 RESISTENZE DI PROGETTO.................................... 98 3.5.6 LA CLASSE DI ESECUZIONE................................... 100 3.5.7 SPESSORE MINIMO DELLE MURATURE........................... 101 7
3.5.8 CONFRONTO CON LA VECCHIA NORMATIVA (DM 20.11.1987)....... 102 3.5.9 TIPI DI VERIFICHE PER MURATURE ORDINARIE................... 105 3.5.9.1 Pressoflessione nel piano del muro..................... 105 3.5.9.2 Pressoflessione fuori del piano del muro................ 106 3.5.9.3 Taglio per azioni nel piano del muro................... 107 3.5.9.3.1 Rottura per scorrimento 3.5.9.3.2 Rottura per fessurazione diagonale 3.5.9.3.3 Spostamento ultimo a taglio 3.5.9.4 Rottura per conseguenza di applicazione di carichi concentrati 109 3.5.9.5 Flessione e taglio su travi di accoppiamento in muratura.. 109 Capitolo 4 - LIVELLI DI CONOSCENZA E FATTORI DI CONFIDENZA 4.1 GENERALITÀ................................................. 111 4.2 ANALISI STORICO-CRITICA.................................... 112 4.3 RILIEVO STRUTTURALE....................................... 113 4.4 DETERMINAZIONE DEL «LIVELLI DI CONOSCENZA»........... 114 4.4.1 COSTRUZIONI IN MURATURA................................... 114 4.4.1.1 Geometria (Circ. C8A.1.A.1)........................... 114 4.4.1.2 Dettagli Costruttivi (Circ. C8A.1.A.2)................... 114 4.4.1.3 Proprietà dei materiali (Circ. C8A.1.A.3)................ 115 4.4.1.4 Livelli di conoscenza (Circ. C8A.1.A.4)................. 116 4.4.1.5 Tipologie e relativi parametri meccanici (Circ. C.8.2.A).... 118 4.4.2 COSTRUZIONI IN CALCESTRUZZO ARMATO O IN ACCIAIO............. 121 4.4.2.1 Generalità (Circ. C8A.1.B.1)........................... 121 4.4.2.2 Dati da acquisire (Circ. C8A.1.B.2).................... 121 4.4.2.3 Livelli di conoscenza (Circ. C8A.1.B.3)................. 121 4.4.2.4 Indicazioni in relazione a disegni e rilievi (Circ. C8A.1.B.3) 123 4.4.2.5 Definizioni relative ai dettagli costruttivi (Circ. C8A.1.B.3). 123 4.4.2.6 Proprietà dei materiali (Circ. C8A.1.B.3)................ 125 4.4.2.7 Fattori di confidenza e stima delle resistenze (Circ. C8A.1.B.4) 125 4.4.2.8 Indicazioni supplementari per edifici in calcestruzzo armato (Circ. C8A.1.B.5).................................... 126 4.4.2.9 Indicazioni supplementari per edifici in calcestruzzo armato (Circ. C8A.1.B.6).................................... 126 4.5 ESEMPIO DI ANALISI E ATTRIBUZIONE DEL FATTORE DI CONFIDENZA....................................................... 126 8
Capitolo 5 - COMPORTAMENTO DI EDIFICI IN MURATURA PORTANTE 5.1 CLASSIFICAZIONE DEGLI EDIFICI............................. 135 5.2 EDIFICI DI PRIMA CLASSE: INTEGRALMENTE IN MURATURA CON ORIZZONTAMENTI A VOLTA.............................. 135 5.3 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELLE VOLTE................. 138 5.3.1 VOLTE A BOTTE............................................ 138 5.3.2 VOLTE A PADIGLIONE........................................ 141 5.3.3 VOLTE A CROCIERA......................................... 142 5.3.4 VOLTE A DOPPIA CURVATURA.................................. 143 5.4 CONDIZIONI FISIOLOGICHE DEGLI EDIFICI ESISTENTI DI PRIMA CLASSE............................................... 144 5.5 EDIFICI DI SECONDA CLASSE: CON RITTI IN MURATURA E ORIZZONTAMENTI A STRUTTURA PORTANTE IN LEGNO O IN FERRO....................................................... 145 5.6 EDIFICI DI TERZA CLASSE: CON RITTI IN MURATURA ED ORIZZONTAMENTI ANCORATI AD UN CORDOLO DI CEMENTO ARMATO...................................................... 150 5.7 GLI ORIZZONTAMENTI........................................ 151 5.7.1 ORIZZONTAMENTI INFINITAMENTE RIGIDI........................ 151 5.7.2 ECCENTRICITÀ ACCIDENTALI................................... 154 5.7.3 FUNZIONE DEL SOLAIO INFINITAMENTE RIGIDO NELLA DISTRIBUZIONE DELLE AZIONI SISMICHE...................................... 155 5.8 TRAVI DI ACCOPPIAMENTO (O FASCE DI PIANO) IN MURATURA 161 5.9 INTERAZIONI DEL COMPORTAMENTO STRUTTURALE: MURATURE, SOLAIO INFINITAMENTE RIGIDO, TRAVI DI ACCOPPIAMENTO... 164 5.9.1 CASO IN CUI SI HA L IPOTESI DI TRAVERSO INFINITAMENTE RIGIDO E IL CONTRIBUTO DELLE TRAVI DI ACCOPPIAMENTO................. 165 5.9.2 CASO IN CUI SI HA L IPOTESI DI TRAVERSO INFINITAMENTE RIGIDO E NESSUN CONTRIBUTO DELLE TRAVI DI ACCOPPIAMENTO............. 167 5.9.3 CASO IN CUI SI HA L IPOTESI DI TRAVERSO DEFORMABILE E IL CONTRIBUTO DELLE TRAVI DI ACCOPPIAMENTO.................... 168 5.9.4 CASO IN CUI SI HA L IPOTESI DI TRAVERSO DEFORMABILE E NESSUN CONTRIBUTO DELLE TRAVI DI ACCOPPIAMENTO.................... 170 5.10 ANALISI CINEMATICHE...................................... 171 5.10.1 ANALISI CINEMATICA LINEARE (CIRC. 617/09 - C8A.4.1)....... 176 5.10.2 ESEMPIO APPLICATIVO DI ANALISI CINEMATICA LINEARE........... 177 9
Capitolo 6 - DIAGNOSI DELLE STRUTTURE 6.1 GENERALITÀ................................................. 182 6.2 LE INDAGINI E LA DEFINIZIONE DEL PIANO DI INDAGINE... 183 6.2.1 TECNICHE DI INDAGINE...................................... 185 6.2.1.1 Ispezione visiva..................................... 185 6.2.1.2 Pacometro......................................... 190 6.2.1.3 Carotaggio......................................... 191 6.2.1.4 Endoscopio........................................ 194 6.2.1.5 Pull-out........................................... 195 6.2.1.6 Sclerometro........................................ 197 6.2.1.7 Ultrasuoni......................................... 199 6.2.1.8 Tecniche combinate - SONREB........................ 203 6.2.1.9 Martinetto piatto doppio............................. 205 6.2.1.10 Laser Scanner...................................... 209 6.3 I MONITORAGGI E LA DEFINIZIONE DEL PIANO DI MONITORAGGIO 212 6.3.1 TECNICHE DI MONITORAGGIO SEMPLICI......................... 213 6.3.1.1 Sonda di temperatura................................ 214 6.3.1.2 Livello............................................. 215 6.3.1.3 Anemometro........................................ 217 6.3.1.4 Fessurimetro....................................... 218 6.3.1.5 Inclinometro....................................... 220 6.3.1.6 Accelerometro....................................... 221 6.3.1.7 Martinetto piatto singolo............................. 223 6.3.2 TECNICHE DI MONITORAGGIO COMPLESSE....................... 224 6.3.2.1 Prove di carico statiche.............................. 224 6.3.2.2 Prove dinamiche.................................... 236 6.3.3 TECNICHE DI RESTITUZIONE DEL MONITORAGGIO................. 244 6.3.3.1 Monitoraggi periodici................................ 244 6.3.3.2 Monitoraggi in continua............................. 246 6.3.3.3 Monitoraggi in continua con trasmissione dati su web... 250 Capitolo 7 - LOGICA DEGLI INTERVENTI 7.1 GENERALITÀ............................................... 252 7.2 AMPLIAMENTI E SOPRAELEVAZIONI........................ 252 7.3 CRITERI E TIPI DI INTERVENTO PER IL CONSOLIDAMENTO 253 7.4 IRRIGIDIMENTO DEI SOLAI................................. 254 10
7.5 ELIMINAZIONE DELLE SPINTE.............................. 260 7.6 INTERVENTI IN COPERTURE LIGNEE....................... 263 7.7 RIDUZIONE DELLE CARENZE DEI COLLEGAMENTI.......... 265 7.7.1 TIRANTI METALLICI...................................... 265 7.7.2 CERCHIATURE........................................... 267 7.7.3 INTERVENTI DI «SCUCI E CUCI»............................ 267 7.7.4 PERFORAZIONI ARMATE................................... 268 7.7.5 CORDOLI IN SOMMITÀ DI PARETI........................... 270 7.8 RIPRISTINO DELLA «REGOLARITÀ GEOMETRICA»........... 271 7.9 INCREMENTO DELLA RESISTENZA NEI MASCHI MURARI.... 273 7.10 INTERVENTI SU PILASTRI E COLONNE..................... 277 7.11 CERCHIATURE DI FORI..................................... 277 7.12 INCREMENTO DELLA RESISTENZA DELLE FASCE DI PIANO. 278 Capitolo 8 - AGGREGATI E EDIFICI MISTI 8.1 DEFINIZIONE DI AGGREGATO E PROBLEMATICHE GENERALI. 279 8.2 L UNITÀ STRUTTURALE (US).................................. 281 8.3 L INTERAZIONE STRUTTURALE DELL AGGREGATO............. 282 8.4 VERIFICA SEMPLIFICATA..................................... 283 8.4.1 UNITÀ STRUTTURALI ALL INTERNO DI UNA SCHIERA AVENTI SOLAI «SUFFICIENTEMENTE RIGIDI».................................. 283 8.4.2 UNITÀ STRUTTURALI DI TESTATA AVENTI SOLAI «SUFFICIENTEMENTE RIGIDI»................................................... 283 8.4.3 UNITÀ STRUTTURALI AVENTI SOLAI «FLESSIBILI».................. 284 8.5 EDIFICI MISTI................................................ 284 Appendice A - Circolare 11 dicembre 2009......................... 287 Appendice B - La regolarità nelle costruzioni....................... 289 Appendice C - Esempi di meccanismo di collasso locale............ 291 Appendice D - Rilevamento delle carenze strutturali................ 307 Appendice E - Indicazioni relative alla deformabilità dei solai....... 317 BIBLIOGRAFIA................................................... 319 11