Coperture scatolari antisismiche Ezio Giuriani ezio.giuriani@unibs.it Alessandra Marini alessandra.marini@unibg.it
Edifici in muratura in zona sismica Concezione strutturale di EDIFICI STORICI - Scadenti collegamenti tra le murature e tra orizzontamenti e muratura. - Nessun comportamento scatolare scomposizione in macro-elementi Setto resistente e rigido nel piano Terremoti superficiali Maschio murario non resistente e non rigido fuori piano (da Touliatos, 1996) Sistemi di collegamento spesso inefficaci!!! Nessun comportamento scatolare macro-blocchi/macro-elementi (da Touliatos, 1996)
Edifici in muratura in zona sismica Concezione strutturale di EDIFICI STORICI - Scadenti collegamenti tra le murature e tra orizzontamenti e muratura. - Nessun comportamento scatolare scomposizione in macro-elementi - Collasso governato dall attivazione di meccanismi locali MECCANISMI NEL PIANO - II modo Setto resistente e rigido nel piano (da Touliatos, 1996) Maschio murario non resistente e non rigido fuori piano MECCANISMI FUORI PIANO I modo
Meccanismi fuori piano MECCANISMI FUORI PIANO Il tracciato delle fessure dipende dal grado di ammorsatura delle murature Disorganizzazione totale della scatola
Meccanismi fuori piano MECCANISMI FUORI PIANO Il tracciato delle fessure dipende dal grado di ammorsatura delle murature Vulnerabilità degli edifici Meccanismi fuori piano associato al ribaltamento delle pareti. Mitigazione del rischio sismico: prevenire o ritardare i meccanismi fuori piano Catene e diaframmi di piano e di falda. Disorganizzazione totale della scatola
TECNICHE DI INTERVENTO INCATENAMENTI N W2 W2 W1 W1 b Da 1 2 2>> 1
DIAFRAMMI DI PIANO O DI FALDA DIAFRAMMI DI PIANO E DI FALDA Meccanismo attivabile dopo l intervento: Flessione fuori piano. Wc' Wc' CW2 Diaframmi di piano Diaframmi di falda Wm W2 H h CW1 W1 Comportamento scatolare b Fig. 6.1.5 - Ribaltamento della parete
- Coperture sovraresistenti - Coperture dissipative (ricerche in corso) (Giuriani e Marini, 2011)
BENEFICI COPERTURA SCATOLARE: INIBISCE/LIMITA I PRINCIPALI MECCANISMI DI DANNO (Giuriani e Marini, 2011)
BENEFICI COPERTURA SCATOLARE: INIBISCE/LIMITA I PRINCIPALI MECCANISMI DI DANNO CONTIENE L AZIONE RIBALTANTE, CHE PUÒ INCREMENTARE IN PRESENZA DI TETTI SPINGENTI w 3 4 2 5 1 (De Benedectis et al., 1993)
FORMAZIONE DI DIAFRAMMI DI FALDA COPERTURE SCATOLARI COPERTURE SCATOLARI
FORMAZIONE DI DIAFRAMMI DI FALDA COPERTURE SCATOLARI L introduzione dei diaframmi di copertura comporta l aggiunta di un vincolo in sommità. La rigidezza del vincolo dipende dalla dfromebilità della copertura scatolare. church office church old vestry church church bell tower C = 7% Wc' Wm CW2 Wc' W2 H h CW1 W1 C = 5% C = 20% b
nailed steel plates plywood panels existing planks nailed inclined wooden planks existing planks (Giuriani e Marini, 2011)
Pannelli legno multistrato plywood SI! Verificare sollecitazioni. Sconsigliato! NO! OSB Microlamellare o LVL
(Giuriani e Marini, 2011) Il dimensionamento della copertura scatolare deve garantire sia la necessaria capacità portante, che il rispetto delle deformazioni massime accettabili per gli edifici in muratura (confinamento del rocking e del rocking differenziale).
PRESENZA DI ARCHI DIAFRAMMA: Per computare tali azioni sismiche aggiuntive si può considerare la massa della porzione superiore degli archi diaframma (conservativamente pari alla metà dell altezza della struttura) (Giuriani e Marini, 2011)
COLLEGAMENTO DELLA COPERTURA SCATOLARE CON LE PARETI PERIMETRALI Lunghezza connettori deve evitare rotture tipo taglioscorrimento nelle murature Per aumentare la resistenza della connessione può risultare opportuno bonificare o rinforzare localmente la muratura Realizzazione di una sottile lastra di malta di calce, 30 40mm, armata con 3 4 strati di rete da intonaco
(progetto: prof. ing. E.Giuriani)
Corrente di colmo Coprigiunti chiodati Corrente di gronda pannello (progetto: prof. ing. E.Giuriani)
Corrente colmo Lesena Fasce di coprigiunto (progetto: prof. ing. E.Giuriani)
Corrente di gronda spinotto Ancoraggio profondo (progetto: prof. ing. E.Giuriani)
LA TECNICA E STATA IMPIEGATA NELLA RICOSTRUZIONE E NEGLI INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO SISMICO A SALO, A L AQUILA, IN EMILIA spinotto L EFFICACIA DELLA TECNICA E CONDIZIONATA ALLA CORRETTA ESECUZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI CONTROLLO COSTANTE DELLA CORRETTA ESECUZIONE (RUOLO FONDAMENTALE DELLA D.L.) (progetto: prof. ing. E.Giuriani)
(progetto: prof. ing. E.Giuriani)
(Giuriani e Marini, 2011)
La tecnica utilizza materiali di facile reperibilità e compatibili con quelli tradizionali, Consente di limitare le masse aggiunte, E poco invasiva nei confronti delle strutture esistenti ed è reversibile, perciò coerente con le istanze del restauro conservativo. É tuttavia importante sottolineare come la costruzione della copertura scatolare sia particolarmente delicata, richieda manodopera specializzata, oltre alla minuziosa supervisione da parte del direttore dei lavori di ogni singola fase di lavorazione e messa in opera L introduzione della copertura scatolare modifica il comportamento dinamico dell edificio. Una migliore stima delle azioni sismiche reali è legata alla corretta modellazione dell interazione della copertura scatolare con le strutture esistenti, alla modellazione delle singole parti e delle connessioni, oltre che alla caratterizzazione dei materiali e del terremoto. ricerche attualmente in corso
(progetto: prof. ing. E.Giuriani)
L EFFICACIA DELLA TECNICA E CONDIZIONATA ALLA CORRETTA ESECUZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI!!! CONTROLLO COSTANTE DELLA CORRETTA ESECUZIONE (RUOLO FONDAMENTALE DELLA D.L.)!!! (progetto: prof. ing. E.Giuriani)
CARICHI VERTICALI
CARICHI VERTICALI (Rettorato, Brescia. Progetto: prof. ing. E.Giuriani) Obiettivi: - Liberare il volume del sottotetto - Raccogliere la spinta laterale esercitata dal tetto sulle pareti perimetrali
CARICHI VERTICALI (Complesso di San Faustino, Brescia. Progetto: prof. ing. E.Giuriani)
CARICHI VERTICALI - Permette di controllare la deformazione della copertura, e raccogliere la spinta laterale esercitata dal tetto sulle pareti perimetrali folded roof diaphragm overlaying the existing wooden planks pitch rafters/joists eave line c 11 1 c 12 eave line ridge line head gable wall head diaphragm perimeter side wall top floor level head gable wall - head diaphragm c 12 c 13 1 2 4 3 c 13 2
CARICHI VERTICALI San Pietro in Berbenno, Sondrio. Progetto: prof. ing. Ezio Giuriani 5KN/m 2 a) b) c) d)
CARICHI VERTICALI Palestra scuola Desenzano, progetto: prof. ing. Ezio Giuriani, 1990. Superficie coperta: 25.5x10.3mq Guscio in c.a. di spessore sottile, 50 mm con 2 reti 5 mm/200x200mm Monitoraggio per più anni non mostra incremento di spostamenti, max 4mm in mezzeria, e nessun quadro fessurativo Travetti 14x20 cm/50cm
REFERENZE BIBLIOGRAFICHE De Benedectis, R., De Felice, G., and Giuffre`, A. 1993. Restauro antisismico di un edificio. In Sicurezza e conservazione dei centri storici: Il caso Ortigia, ed. Giuffre` A. Bari, Italy: Editrice Laterza, 189 205. E. Giuriani, A. Marini. 2008. Wooden roof box structure for the anti-seismic strengthening of historic buildings. Journal of Architectural Heritage: Conservation, Analysis and Restoration. ISSN 1558-3058 Vol.2(3) Pag. 226-246. Giuriani, E., Marini, A., Preti, M. 2016. Thin-folded shell for the renewal of existing wooden roofs Thin-folded shell for the renewal of existing wooden roofs. Journal of Architectural Heritage. Vol. 10(6), 17 August 2016, Pages 797-816. DOI: 10.1080/15583058.2015.1075626 E.Giuriani, A. Marini. 2011. Coperture scatolari antisismiche. L Edilizia.Speciale Legno: progettazione, strutture, sismica. n. 169, pag. 26-44. ISSN 1593-3970. Pinelli printing. Milano. E. Giuriani, A. Marini. 2008. Experiences from the Northern Italy 2004 earthquake: vulnerability assessment and strengthening of historic churches. Invited paper. VI International Conference on Structural Analysis of Historical Constructions SAHC 2008. 2-4 July, Bath, England. pag. 13-24. Ed. Taylor and Francis, London, UK. ISBN 978-0-415-46872-5.