AGIBILITA SISMICA DEGLI EDIFICI PREFABBRIATI - MIGLIORAMENTO SISMICO; - VERIFICA GLOBALE DEGLI EDIFICI; - DETTAGLI STRUTTURALI; 01/10/2012 relatore DELDOSSI Ing. Angelo Amm.re DELDOSSI S.R.L.
PREMESSA La tipologia costruttiva delle strutture industriali italiane prevede l uso di travi di copertura semplicemente appoggiate alle colonne incastrate alla base in fondazioni anch esse prefabbricate a plinti isolati. La sezione tipica di un capannone industriale, è rappresentata nella figura a lato, in cui il concetto di semplice appoggio degli elementi orizzontali sulle colonne è reso evidente.
La struttura è progettata per resistere ai carichi verticali con connessioni prevalentemente ad attrito. La grande massa in gioco, data non solo dagli elementi portanti (travi e pilastri) ma anche dagli elementi di tamponatura di tetti e pareti, offre buona resistenza all azione del vento, ma costituisce l innesco a forze orizzontali anche rilevanti dovute all accelerazione del terreno in condizioni sismiche.
RINFORZO DEL COLLEGAMENTO IN COPERTURA Problemi in copertura
Le travi, a loro volta, devono essere efficacemente collegate alle colonne senza generare momenti di incastro che modificherebbero lo schema statico di progetto. L edificio rappresentato nella foto, in assenza di vincoli opportuni, non è in grado di resistere efficacemente alle azioni sismiche che porterebbero a collassi localizzati in corrispondenza delle unioni trave-colonna e quindi al possibile crollo della copertura o degli impalcati come mostrano alcune foto del recente terremoto dell Emilia.
Si può intervenire per migliorare le situazioni, non è indispensabile adeguarsi ai valori delle attuali normative. I costi si innalzano più ci si avvicina all adeguamento. Vale la REGOLA DELL ABC (Legge di Pareto): per fare energia 80% 20% 15% 30% 5% 50% Un miglioramento sismico variabile dal 30 al 50% dell adeguamento si ottiene con poca spesa (20-50 /mq) e la sicurezza sismica aumenta da tre a cinque volte. I costi variano in funzione di: - struttura; - presenza di impianti fissi; - Tipologia dell attività svolta all interno dell edificio
Inquadramento delle fasi tecnico economiche Fase preliminare: Valutazione dell edificio Diagnosi della struttura Raccolta di: Normativa storica Indagini preliminari Disegni esecutivi esistenti Scelta dell intervento
Inquadramento delle fasi tecnico economiche Fase contrattuale Definizione della percentuale di miglioramento sismico Definizione del costo dell intervento Fase esecutiva Scelta dei materiali Definizione esecutiva dei sistemi di collegamento e delle modalità di ancoraggio Certificazione della nuova capacità sismica
L idea è di collegare elementi orizzontali e colonna con angolari piegati in acciaio inox ad alta resistenza dotato di alta duttilità quale l acciaio armonico. Gli angolari sono fissati sia alla trave che alla colonna con tasselli chimici di diametro opportuno. Gli angolari possono essere usati con o senza piatti di dissipazione i quali avrebbero un comportamento simile a controventi a diagonali tese e compresse che offrono una resistenza plastica a trazione ed una minima resistenza a compressione prima dell instabilità.
Cinematismo del complesso dissipativo
Una migliore dissipazione può essere ottenuta con l utilizzo di molle calibrate o dissipatori meccanici.
SOLUZIONE ALTERNATIVA La posizione dei ferri pre-tesi può essere individuata direttamente dagli elaborati di progetto e, se questi non fossero disponibili o affidabili, con l uso del pacometro(*). Qualora l uso dei tasselli non fosse realizzabile (tipico nel caso di sezione ridotta) è possibile intervenire così: - Presenza di ferri d armatura che impediscono il fissaggio dei tasselli; - Sezioni di cls ridotte; (*) Il collegamento della trave alla colonna è eseguito con angolari in acciaio inox piegati con una superficie lavorata in modo da realizzare un ingranamento.
Nella realtà la soluzione è poco praticabile perché l inserimento di tasselli chimici nella piattabanda inferiore della trave trova interferenza con le barre d armatura della trave stessa. La figura sopra evidenzia anche una coppia di barre stabilizzatrici della trave che oppongono resistenza al ribaltamento qualora la trave non fosse efficacemente vincolata dalla soletta di copertura o da travi prefabbricate longitudinali.
Tali barre stabilizzatrici si oppongono per trazione al ribaltamento della trave mediante l ausilio di controsagome in acciaio inox piegato a freddo disposte contro l anima della trave come di seguito rappresentato. DETTAGLI: Per agevolare il funzionamento del meccanismo in condizioni di cinematismo sismico è consigliato disporre RONDELLE TEFLONATE sotto la testa e il dado dei bulloni passanti (perni). Inoltre per evitare rotture locali tra gli elementi distanziatori e la piattabanda della trave è bene disporre GUARNIZIONI IN GOMMA.
Il cinematismo del nodo è rappresentato nel seguente schizzo in cui si evidenzia il NON disturbo delle barre stabilizzatrici al comportamento a cerniera (o meglio pseudocerniera) del giunto trave-colonna.
Il sistema può essere integrato da elementi o dispositivi di dissipazione meccanici, ad attrito o oleodinamici, collegati agli angolari.
RINFORZO DEL COLLEGAMENTO IN COPERTURA Aggiunta di meccanismi di dissipazione: DISSIPAZIONE AD ATTRITO
RINFORZO DEL COLLEGAMENTO IN COPERTURA Aggiunta di MECCANISMI DI DISSIPAZIONE
L appoggio delle travi prefabbricate su colonne intermedie può essere così realizzato:
COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO CON PERNO IN ACCIAIO Obiettivi - Miglioramento del vincolo tra pilastro e trave, impedendo la caduta della trave dal pilastro. - Mantenimento dello schema statico preesistente.
COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO CON PERNI E PIASTRE IN ACCIAIO Obiettivi Miglioramento del vincolo tra pilastro e trave, impedendo la caduta della trave dal pilastro. Mantenimento dello schema statico preesistente.
COLLEGAMENTO TRAVE-PILASTRO MEDIANTE FUNI Obiettivi Miglioramento del vincolo tra pilastro e trave, impedendo la caduta della trave dal pilastro. Mantenimento dello schema statico preesistente.
COLLEGAMENTO TRAVE-TEGOLO MEDIANTE FUNI ANCORATE AL DI SOTTO DELLE GAMBE DEI TEGOLI Obiettivi Miglioramento del vincolo tra trave e tegolo, evitando la caduta del tegolo dalla trave. Mantenimento dello schema statico preesistente.
COLLEGAMENTO PILASTRO - PILASTRO CON TREFOLI IN ACCIAIO Obiettivi Vincolo agli spostamenti orizzontali fra le teste del pilastro (a trazione). Impedimento di spostamenti in controfase fra i pilastri, che potrebbero comportare la perdita di appoggio degli elementi posti superiormente. Riallineamento dei pilastri. Ritenzione del pannello in adiacenza al pilastro. Mantenimento dello schema statico preesistente.
REALIZZAZIONE DI CONTROVENTI DI FALDA CON FUNI D ACCIAIO Obiettivi Vincolo agli spostamenti orizzontali fra le travi di copertura (a trazione). Il vincolo è assicurato sia in direzione parallela sia in direzione perpendicolare all orditura delle travi. Mantenimento dello schema statico preesistente.
CONTROVENTI DISSIPATIVI
CONTROVENTI DISSIPATIVI
CONFINAMENTO ALLA BASE DEI PILASTRI CON FASCIATURA IN FRP Obiettivi Incremento del confinamento del calcestruzzo nella zona critica alla base del pilastro con conseguente aumento della duttilità della sezione di base.
Obiettivi CONFINAMENTO ALLA BASE DEI PILASTRI MEDIANTE ANGOLARI E CALASTRELLI METALLICI Incremento del confinamento del calcestruzzo nella zona critica alla base del pilastro con conseguente aumento della duttilità sezione di base. Incremento della resistenza a taglio.
CONFINAMENTO E RINFORZO ALLA BASE DEI PILASTRI MEDIANTE Obiettivi INCAMICIATURA IN C.A. Incremento del confinamento del calcestruzzo nella zona critica alla base del pilastro con conseguente aumento della duttilità sezione di base. Incremento della capacità portante (azione assiale, momento flettente e taglio) della sezione di base del pilastro.
CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO CIRCOSTANTE LA FONDAZIONE CON INIEZIONI DI MISCELE CEMENTIZIE A BASSA PRESSIONE Obiettivi Consolidamento del terreno nei pressi del plinto a bicchiere per ovviare alla cedevolezza rotazionale tipica di questa tipologia di fondazione e per migliorare la resistenza a taglio del pilastro al di sotto del masseto. Irrigidimento del collegamento pilastro-fondazione
VERIFICA GLOBALE DELL EDIFICIO Il comportamento dell edificio a volte non è come quello schematizzato perché bisogna considerare che: I Lay Out delle aziende sono in continua evoluzione: - presenza di macchinari e relativi carichi; - realizzazione di uffici in muratura; - impianti con tubazioni appese al soffitto; - impianti posizionati su coperture: ex. pdc, condizionatori, fotovoltaici e comportano: - incrementi delle forze sismiche; - induzioni di momenti torcenti addizionali dovuti allo spostamento del baricentro delle inerzie rispetto a quello previsto dal progettista;
Esempio emblematico è il caso del piano debole, già riscontrato anche nel sisma de L Aquila. Il tamponamento posizionato fra i pilastri ha creato un incremento di rigidezza, impedendo lo spostamento dei pilastri, con conseguente mancanza di dissipazione di energia che si è trasferita sul piano "debole " (interrato con box), creando il collasso dell intero piano.
DETTAGLI di isolamento dei tavolati dalle strutture in c.a.
Queste tecniche sono le medesime usate nel caso di miglioramento sismico negli edifici storici.
Ringrazio Voi tutti presenti per l attenzione dedicatami e Vi auguro una buona continuazione. Dott. Deldossi Ing. Angelo