Ordinanza 3274 Progettazione di edifici in zona sismica CONSOLIDAMENTO Ing. Marco Cauda marco.cauda@niphe.com Consolidamento Il consolidamento di strutture esistenti coinvolge problemi interdisciplinari: non è possibile progettare interventi statici che prescindano totalmente da conoscenze storiche e che non coinvolgano molte volte problemi di restauro E opportuno che gli interventi di consolidamento siano per quanto possibile: REVERSIBILI COMPATIBILI marco.cauda@niphe.com 2
Conoscenza del contesto tecnico-storico Un adeguato livello di conoscenza si può raggiungere se si è in grado di comprendere il contesto in cui l opera è stata ideata Molte informazioni sulle caratteristiche dell edificio ci possono giungere dalla storia della sua costruzione, dei successivi interventi, e del suo utilizzo marco.cauda@niphe.com 3 Livello di conoscenza In ogni caso il grado di incertezza in cui si andrà ad operare sarà maggiore di quello di un edificio nuovo La normativa introduce 3 LIVELLI DI CONOSCENZA Diversi coefficienti di sicurezza sui materiali marco.cauda@niphe.com 4
Tipologie di intervento ADEGUAMENTO SISMICO opere su un edificio esistente al fine di renderlo atto a sopportare le azioni sismiche valutate secondo quanto previsto per i nuovi edifici MIGLIORAMENTO SISMICO interventi strutturali volti a conseguire un grado di sicurezza maggiore di alcuni elementi strutturali di un edificio marco.cauda@niphe.com 5 Adeguamento sismico E imposto dalla normativa per strutture da: sopraelevare (nel rispetto delle altezze massime); ampliare in altezza fino a raggiungere dappertutto quella massima esistente; variare la destinazione d uso con carichi (permanenti ed accidentali) maggiori del 20% di quelli attuali; ristrutturare con opere tali da portare ad un organismo edilizio diverso da quello attuale; ristrutturare con interventi che portino ad alterazioni sostanziali del comportamento globale dell edificio. marco.cauda@niphe.com 6
Miglioramento sismico Sostituzione o riparazione di elementi vecchi, ammalorati o comunque danneggiati senza turbare il COMPORTAMENTO SISMICO GLOBALE dell edificio Non è necessario procedere a calcoli sismici: è sufficiente dimostrare che le opere in progetto andranno ad aumentare il grado di sicurezza dell edificio nei confronti dei terremoti Problema interpretativo: come dimostrare che le opere miglioreranno la sicurezza senza procedere a calcoli sismici? marco.cauda@niphe.com 7 Livelli di conoscenza LC1 Conoscenza limitata LC2 Conoscenza adeguata LC3 Conoscenza accurata Parametri in base ai quali sono individuati i livelli di conoscenza: geometria degli elementi strutturali; dettagli costruttivi strutturali; proprietà meccaniche dei materiali; marco.cauda@niphe.com 8
Individuazione del livello di conoscenza Fattore di confidenza marco.cauda@niphe.com 9 Stati limite da considerare Stato Limite di Collasso Azione di progetto con probabilità di accadimento del 2% in 50 anni che si ottiene dividendo lo spettro elastico per 1,5 Stato Limite di Danno Severo Corrisponde allo SLU sismico ed è una verifica alternativa a quella allo Stato Limite di Collasso. In generale si effettua sulla base dello spettro di risposta elastico Stato Limite di Danno Limitato Corrisponde allo SLD marco.cauda@niphe.com 10
Tipologia di verifiche elementi/meccanismi di collasso FRAGILI verifica della Capacità in termini di resistenza elementi/meccanismi di collasso DUTTILI verifica della Capacità in termini di deformabilità marco.cauda@niphe.com 11 Livelli di rilievo marco.cauda@niphe.com 12
Coefficienti parziali di sicurezza (secondo OPCM n. 3316) marco.cauda@niphe.com 13 Coefficienti parziali di sicurezza (secondo Allegato Nota) FATTORE DI CONFIDENZA Resistenze dei materiali divise per il Fattore di Confidenza Le sollecitazioni trasmesse dagli elementi duttili a quelli fragili sono moltiplicate per il Fattore di Confidenza marco.cauda@niphe.com 14
Rilievo e valutazione dei Livelli di Danno Manuale di istruzioni della scheda censimento danni del CNR marco.cauda@niphe.com 15 Livelli di danno secondo Manuale CNR Rimane a discrezione del progettista tradurre questo genere di danno in decisioni sugli interventi da prendere Senza questo tipo di valutazione i coefficienti introdotti sui materiali porterebbero a risultati inaffidabili marco.cauda@niphe.com 16
Progetto di intervento Scelta motivata del tipo di intervento Scelta delle tecniche e dei materiali Dimensionamento preliminare dei rinforzi Analisi strutturale da condurre con le caratteristiche della struttura post-intervento Verifiche da eseguire con i valori di resistenza specifici per le strutture esistenti marco.cauda@niphe.com 17 Tipologie di intervento Soluzione dei problemi legati ad elementi costruttivi inadeguati quali architravi, collegamenti, ecc. Correzione delle forti irregolarità di rigidezza che possono dare luogo ad effetti torsionali e concentrazione delle sollecitazioni Irrigidimento dei piani per consentire una migliore distribuzione delle azioni orizzontali sugli elementi verticali marco.cauda@niphe.com 18
Interventi operativi Rendere più rigidi i solai ancorandoli alle murature perimetrali inserendo eventualmente cordoli perimetrali Aumentare la duttilità di elementi fragili inserendo armatura diffusa o cerchiature Ridurre le masse Demolire e ricostruire le strutture gravemente danneggiate Rinforzare gli elementi danneggiati Migliorare l organismo strutturale con cordolature ed incatenamenti marco.cauda@niphe.com 19 Consolidamento delle murature La muratura è uno dei sistemi costruttivi più diffusi all interno del patrimonio edilizio esistente E estremamente difficile determinare il comportamento delle strutture in muratura e la loro reale sicurezza in opera in quanto costituite da materiali altamente disomogenei e spesso di bassissime caratteristiche meccaniche marco.cauda@niphe.com 20
Iniezioni di malte leganti Applicazione: elementi lapidei sconnessi, non legati da malta Esecuzione: stuccatura dei giunti con intonaco temporaneo di sacrificio, inserimento dei boccagli inclinati verso il basso, iniezione di acqua fino a saturazione dei pori e iniezione a partire dal basso con malta idraulica antiritiro marco.cauda@niphe.com 21 Intonaci armati Applicazione: elementi che richiedono elevata duttilità Esecuzione: disposizione dell armatura collegata tramite perfori armati ed iniettati, disposizione dell intonaco di almeno 3 cm di spessore previa abbondante bagnatura delle parete spicconata (possibilità di associare l intervento a iniezioni diffuse) marco.cauda@niphe.com 22
Perfori armati Applicazione: realizzare ammorsature e collegamenti tra murature scollegate o lesionate Esecuzione: possono essere utilizzate barre inox o in carbonio con malte speciali o resine epossidiche marco.cauda@niphe.com 23 Risarciture localizzate (cuci-scuci) e ripristini Applicazione: murature di buona qualità con danni localizzati Esecuzione: si procede per piccoli tratti, sostituendo con materiale ben ammorsato di caratteristiche simili a quelle della muratura esistente marco.cauda@niphe.com 24
Incatenamenti Applicazione: ampiamente collaudata in molte situazioni con murature di discrete qualità, portano ad aumenti di resistenza globale dell ordine del 50% Esecuzione: è necessario verificare la compressione indotta localmente dal capochiave, è opportuno che il capochiave scarichi direttamente sulle murature di spina o sul solaio, il capochiave a paletto va disposto a 45 per trovare contrasto sia sul muro che sul solaio marco.cauda@niphe.com 25 Rinforzo di solai con struttura in legno Collegamento di una trave sostituita con la muratura marco.cauda@niphe.com 26
Rinforzo di solai con struttura in legno Interventi intradossali ed estradossali analoghi a quelli in zona non sismica marco.cauda@niphe.com 27 Consolidamento delle volte di muratura Le volte in zona sismica sono molto vulnerabili in quanto inadatte a portare carichi eccentrici o non adeguatamente distribuiti Riduzione delle masse gravanti sulla volta Contrasto delle spinte eventualmente libere Miglioramento delle caratteristiche della muratura con apporto di materiale reagente a trazione marco.cauda@niphe.com 28
Consolidamento delle volte Intervento volto a scaricare la volta, migliorare le sue caratteristiche mediante rinforzo armato e riprendere la spinta a vuoto marco.cauda@niphe.com 29 Consolidamento e miglioramento sismico delle coperture Gli interventi sulle coperture devono permettere di ripartire le azioni orizzontali tra i vari sistemi murari minimizzando gli effetti flessionali Chiudere le murature con cordolature sommitali Riprendere le spinte a vuoto con schemi a capriata Nei restauri riprendere le spinte a vuoto con tiranti orizzontali marco.cauda@niphe.com 30
Rinforzo e miglioramento delle coperture marco.cauda@niphe.com 31