Criteri di ppg p grogetto per il miglioramento sismico degli edifici...

NUOVE IDEE PER L’ADEGUAMENTO SISMICONUOVE IDEE PER L ADEGUAMENTO SISMICO DEGLI EDIFICI STORICI

Roma, 11 Maggio 2010

Criteri di progetto per il miglioramento p g p gsismico degli edifici storici

Prof. Claudio Modena

Università degli Studi di PadovaDipartimento di Costruzioni e Trasporti

L’ESPERIENZA UMBRIA-MARCHE E ABRUZZO

L’esperienza dei terremoti che hanno colpito l’Umbria e le Marche(1997) e l’Abruzzo (2009), ha evidenziato il ruolo determinante dellemodalità di collasso perdita di equilibrio di pareti od interi assemblaggidi ti l d i i i f i i i li ll l b ldi pareti, con prevalenza dei meccanismi fuori piano sia a livello globaleche locale nel determinare lo stato di danno strutturale degli edificiesistenti di muratura.

Sono stati inoltre messo in luce i limiti di alcune tecniche di rinforzo tradizionali. Notevoli danni sono stati infatti riportati anche da edifici che eranoprecedentemente stati consolidati dopo il sisma del 1979 i1979, in particolare a causa di discutibili interventi di scelteinterventi, di scelte tecniche non corrette o per cattiva esecuzione degli interventi stessi.

Criteri di progetto per il miglioramento sismico degli edifici storici – Prof. Claudio Modena

MODALITÀ DI COLLASSO FUORI PIANO:

MURATURE D’AMBITO Danno: crollo totale della facciata. Meccanismo:Meccanismo: rotazione fuori piano della facciata con

formazione di una cerniera cilindrica, ad asse orizzontale, in corrispondenza dello spiccato delle fondazioni. p

Cause strutturali: scarso collegamento delle pareti

ortogonali; mancanza di catene o cordoli che

consentano il comportamento scatolare della struttura muraria.


MODALITÀ DI COLLASSO FUORI PIANO: Danno: crollo dell’angolata Meccanismo:

MURATURE D’AMBITO

Meccanismo: rotazione fuori piano dell’angolo per

interazione di forze agenti sulle pareti ortogonali.

Cause strutturali: inefficiente collegamento tra i muri

d’ambito; insufficiente ammorsamento dei solai

alle murature perimetrali;alle murature perimetrali; presenza di aperture in vicinanza

degli spigoli (la linea di frattura spesso segue la distribuzione delle aperture in facciata). )


MODALITA’ DI COLLASSO LEGATA ALLA

SCARSA QUALITA’ DELLA MURATURADanno:

scollamento tra i paramenti della muratura; p crolli locali ed espulsioni di materiale.

Meccanismo:

ribaltamento fuori piano di vaste porzioni di p p paramento esterno.

Cause strutturali:

murature di qualità scadente per materiali, composizione e caratteristiche costruttive:

murature a più paramenti accostati (scarso ammorsamento trasversale, assenza di

di t i d i i d ll diatoni, scarsa adesione e coesione delle malte, presenza di vuoti); murature degradate.


MODALITÀ DI COLLASSO FUORI PIANO

INNESCATI DALLE COPERTUREDanno: crolli locali nella sommità dei muri di

timpano; crolli isolati del cornicione. Meccanismo: rotazione fuori piano di parte della

facciata do ta al martellamentofacciata, dovuta al martellamento della trave di colmo, su cui si concentra l’azione sismica.

Cause strutturali:Cause strutturali: copertura non efficacemente collegata

alla muratura.


MODALITÀ DI COLLASSO NEL PIANO:

FASCE DI PIANO

Danno: lesioni incrociate o diffuse nelle zone

al di sopra degli architravi delle

aperture. Meccanismo: rottura a taglio delle fasce di piano,

ll it i i di fl i lper sollecitazioni di flessione nel piano della parete.

(Le fasce di piano ripartiscono la forza sismica tra i maschi murari, finché si arriva alla crisi del sistema “fascia di piano-maschio murario”. La parete reagisce allora come un insieme di mensole indipendenti, incastrate alle base).

Cause strutturali: presenza di architravi deboli; fascia di muratura tra le aperture

ridotta in altezza e nello spessore. p


DANNI AD EDIFICI CONSOLIDATI:

SOSTITUZIONE DI SOLAI E COPERTURELa sostituzione di solai in legno con solai inlaterocemento ovverosia l’irrigidimento dilaterocemento, ovverosia l’irrigidimento distrutture orizzontali, non ha prodotto l’attesomiglioramento del comportamento strutturale.

Il cordolo è appoggiato solo sul lato interno della muratura a più paramenti: eccentricità di carico ed indebolimento della sezione

La muratura non è adeguatamente consolidataLa muratura non è adeguatamente consolidata

Espulsione della facciata

Le pareti ortogonali non sono adeguatamente collegate tra loro



INTERVENTI SULLE MURATUREL’applicazione di tecniche di intervento di non sperimentata efficacia o di interventi malIniezioni armate sperimentata efficacia, o di interventi mal progettati ed eseguiti, è risultata inutile …

Iniezioni

Tecnica sperimentalmente provataInefficacia legata a problemiesecutiviVerificato nel terremoto di Bovec(Slovenia, 2004)

Onna (L’Aquila), 2009

( , )

Alta invasivitàDubbia efficacia nel cucire fessure e paramentifessure e paramentiProblemi di aderenza delle barre

Bovec (Kobarid, SI)



INTERVENTI SULLE MURATUREInefficacia della connessione trasversale

… o addirittura dannosa

Paretinearmate

Inadeguata sovrapposizione negli angoli e lungo le pareti

Ossidazione delle reti (copriferro inadeguato e problemi di risalita)

Eccessiva rigidezzag pp g g g p

Paretine armate

Eccessiva rigidezza

Iniezioni

Muratura originaria



Resistenza delle pareti in muratura: compressione

E i i id

INTERVENTI SULLE MURATURE

Paretine

Eccessiva rigidezza

Paretine armate

Iniezioni

(Bettio, Modena 1993)

Muratura originaria

Il comportamento a compressione evidenzia le differenze in termini di resistenze e rigidezze apportate dai differenti

tipi di intervento.


PROGETTO DELL’INTERVENTO DI

CONSOLIDAMENTO

1. CONOSCENZA DELLE CARATTERISTICHE DELLA MURATURA:• TIPOLOGICHE• TIPOLOGICHE• MORFOLOGICHE • COMPOSITIVE

2. INDIVIDUAZIONE DEL PROBLEMA STRUTTURALE SPECIFICO

3. SCELTA DELL’INTERVENTO PIU’ APPROPRIATO:• SCELTA DELLA TECNICA DI INTERVENTO

SCELTA DELLE MODALITA’ OPERATIVE• SCELTA DELLE MODALITA’ OPERATIVE• SCELTA DEL MATERIALE DI APPORTO LEGATO

ALLA TECNICA DI CONSOLIDAMENTOALLA TECNICA DI CONSOLIDAMENTO


NTC 2008 – CIRCOLARE n° 617 02/02/2009

Interventi volti a ridurre le carenze dei collegamentig

Interventi sugli archi e sulle volte

Interventi volti a ridurre l’eccessiva deformabilità dei solai

Interventi in copertura

Interventi che modificano la distribuzione degli elementi verticali resistentig

Interventi volti ad incrementare la resistenza nei maschi murari

Interventi su pilastri e colonnep

Interventi volti a rinforzare le pareti intorno alle aperture

Interventi alle scale

Interventi volti ad assicurare i collegamenti degli elementi non strutturali

Interventi in fondazione

Realizzazione di giunti sismici


CRITERI PER IL MIGLIORAMENTO SISMICO

E TECNICHE D’INTERVENTO

Nella scelta degli interventi deve essere posta particolareNella scelta degli interventi deve essere posta particolare attenzione ai principi della conservazione. Inoltre, la valutazione della sicurezza e una chiara comprensione della struttura devono essere alla base delle decisioni e dellestruttura devono essere alla base delle decisioni e delle scelte degli interventi. Pertanto, l’intervento non deve essere finalizzato solo al raggiungimento di un appropriato livello di sicurezza della costruzione ma deve garantire anchesicurezza della costruzione, ma deve garantire anche (miglioramento controllato):

• Compabilità e durabilità

• Integrazione e non trasformazione della struttura

• Rispetto di concezione e tecniche originarie della struttura

• Bassa invasività,

• Se possibile, reversibilità o rimovibilità

• Minimizzazione dell’interventoTomaževič, ZRMK, Ljubljana Slovenia


Ljubljana, Slovenia

INDIVIDUAZIONE DEI DANNI AD EDIFICI CONSOLIDATIREVISIONE DEI CRITERI D’INTERVENTO

a) E’ emersa la riconsiderazione di TECNICHE TRADIZIONALI DI INTERVENTO, l’utilità dellaVALUTAZIONE ACCURATA dell’intervento, della sua APPLICAZIONE IN MODO REGOLARE EDUNIFORME, del CONTROLLO IN FASE ESECUTIVA. Gli interventi sono in particolare mirati a:, p

b) RENDERE EFFICACI I COLLEGAMENTImediante inserimento di tiranti, cerchiature esterne, idonea ammorsatura fra pareti confluenti inmartelli murari ed angolate, cordoli in sommità, connessione dei colai di piano e delle coperture alle

t tmurature, etc.c) MIGLIORARE LA CONFIGURAZIONE STRUTTURALE

con l’introduzione di nuovi elementi resistenti, la riduzione di spinte di volte e coperture,l’eliminazione o l’ampliamento di giunti tra corpi di fabbrica, l’eliminazione di piani deboli e dip g p , pelementi vulnerabili, etc.

d) MIGLIORARE LA QUALITA’ DELLE MURATUREmediante consolidamento e, se necessario, sostituzione

Umbria-Marche, 1997 Umbria-Marche, 1997


MIGLIORAMENTO DEI COLLEGAMENTI

Evitare l’inserimento di cordoli nello spessore dellamuratura ai livelli intermedi, possono risultare utili, in

Realizzazione di efficaci collegamenti dei solai alle paretied eliminazione spinte non contrastate di volte o tetti.

alternativa, cordoli in acciaio


MIGLIORAMENTO DEI COLLEGAMENTI: TIRANTI

Disposti nelle due direzioni principali del fabbricato, a livello dei solai ed in corrispondenza delle pareti portanti, ancoratialle murature mediante capochiave (a paletto o a piastra), possono favorire il comportamento d’assieme del fabbricato.Migliora il comportamento nel piano di pareti forate. Per i capochiave sono consigliati paletti semplici, è in generenecessario un consolidamento locale della muratura, nella zona di ancoraggio.

Trento

Tomazevic

PadovaPadova


MIGLIORAMENTO DEI COLLEGAMENTI: CERCHIATURE

PadovaPadova,Torre dell’Orologio

Realizzate con elementi metallici o e e e t eta c omateriali compositi. E’ necessario evitare l’insorgere di concentrazioni di tensioni in corrispondenza degli spigoli delle murature. Cerchiature di tipo particolare, per elementi di piccole dimensioni, con inserimento di barre

i i ti


nei giunti.

MIGLIORAMENTO DEI COLLEGAMENTI: CORDOLI

In sommità alla muratura possono costituire una soluzione efficace per collegare le pareti, in una zona dove la muratura è meno coesa a causa del limitato livello di compressione, e per migliorare l’interazione con la copertura. Questi possono essere realizzati:

- in c.a., solo se di altezza limitata, per evitare eccessivi appesantimenti ed irrigidimenti

-in muratura armata, consentendo di realizzare il collegamento attraverso una tecnica volta alla massima conservazione delle caratteristiche murarie esistenti.

- in acciaio, rappresentando una valida alternativa per la loro leggerezza e la limitata invasività. Si prestano particolarmente bene al collegamento degli elementi lignei della copertura


INTERVENTI SU ARCHI E VOLTE

Gli interventi sulle strutture ad arco o a volta sono principalmente finalizzati a ridurre le spinte di tali strutture, e sipossono realizzare mediante la tradizionale tecnica delle catene. Si potranno collocare le catene a livelli diversi riospettoalle reni purché ne sia dimostrata l'efficacia. Tali elementi dovranno essere dotati di adeguata rigidezza, e posti in operacon un’adeguata presollecitazione, previa riparazione delle porzioni di muratura. Non deve essere esclusa a priori lacon un adeguata presollecitazione, previa riparazione delle porzioni di muratura. Non deve essere esclusa a priori lapossibilità di realizzare contrafforti o ringrossi murari: presentano un certo impatto visivo ma risultano reversibili. La loroefficacia è subordinata alla creazione di un buon ammorsamento con la parete esistente, ed alla possibilità di realizzareuna fondazione adeguata.

Urbino, Palazzo DucaleTIRANTI ED ELEMENTI METALLICI ESTRADOSSALI


INTERVENTI SU ARCHI E VOLTE

Verona, San FermoE’ possibile il ricorso a tecniche di placcaggio all'estradosso con fasce dimateriale composito. Il placcaggio all’intradosso con materiali compositi èefficace se associato alla realizzazione di un sottarco, in grado di evitare lespinte a vuoto. La realizzazione di controvolte in calcestruzzo o simili,spinte a vuoto. La realizzazione di controvolte in calcestruzzo o simili,armate o no, è da evitarsi.

Arco A1

150intradosso

estradosso

Linea delle pressioni

0

50

100

0306090120150180210240270300330360390420450480510540

Ord

ina

te a

rco

(cm

)


0306090120150180210240270300330360390420450480510540

Ascisse arco (cm)

INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LA DEFORMAZIONE DEI SOLAI

Ruolo dei solai nel comportamento sismico: trasferire e ripartire le azioni orizzontali e costituire un vincolo per le pareti.La trasformazione di solai flessibili in solai rigidi comporta una diversa distribuzione delle azioni agenti sulle pareti, chepuò rilevarsi favorevole o sfavorevole in funzione della geometria della struttura. Di ciò si dovrà adeguatamente tenereconto nella modellazione e nelle analisi

• irrigidimenti nel piano e flessionali con tecnica a ‘secco’• irrigidimenti estradossali con tavolati, applicazioni bandelle, FRP• interventi intradossali e controventature con tiranti metallici

conto nella modellazione e nelle analisi.

Inserimento conci lignei e tiranti metallici all’intradosso

A li i b d ll ll’ t d


Applicazione bandelle all’estradosso

RINFORZO ESTRADOSSALE CON TECNICA A SECCO

Se risulta necessario un consolidamento statico del solaio per le azioni flessionali, è possibile, con le tecniche legno-legno, conseguire contemporaneamente l’irrigidimento nel piano e fuori dal piano, posando sul tavolato esistente,longitudinalmente rispetto alle travi dell’orditura, dei nuovi tavoloni continui, resi collaboranti alle travi mediante pernianche di legno irrigiditi nel piano del solaio con l’applicazione di un secondo tavolato di finituraanche di legno, irrigiditi nel piano del solaio con l applicazione di un secondo tavolato di finitura.

Consolidamento tavolato esistente, posa in opera dei tavoloni irrigidenti

Conservazione intradosso

p p g

Fissaggio

Tracciamento

ForaturaI fi i tt i

Collegamento e impiantistica


Infissione connettori

SOLAI LIGNEI: RICERCA

• Irrigidimenti nel piano e flessionali con tecniche a ‘secco’• Irrigidimenti estradossali mediante applicazione di tavolati, bandelle metalliche, FRP• Interventi intradossali e controventature con tiranti metallici

Applicazione FRP all’estradosso

F

Irrigidimenti a ‘secco’A

603

18,8 12

,3

13

26 s 130mm

F/2 F/2

A

SEZIONE A-A

3

15,3 21

,8

13

26 s= 130mm

12 25

35 315 5 0 25 cm

31


SOLAI LIGNEI: RICERCA

È in via di conclusione un programma di sperimentazione per l’identificazione delladeformabilità di solai in legno a semplice orditura. Sono state eseguite prove sperimentalisu solai non rinforzati e rinforzati con: singoli e doppi tavolati incrociati, diagonali metallichee lignee. Le prove sia monotoniche che cicliche.e lignee. Le prove sia monotoniche che cicliche.

Prove sperimentali eseguite:• 6 test monotonici;

6 test ciclici;• 6 test ciclici;

Stiff floor

Schemi di prova


Deformable floor

SOLAI LIGNEI: RISULTATI DELLA RICERCA

Confronto rigidezza globale prove monotoniche25

a [k

N]

FMSB

FM

20

For

za

FM

FMSD

FM+45°SP(A)

FM+45°SP(B)

15

FM±45°DP(A)

FMWD(D)

FMWD(E)

10

5

0

0 5 10 15 20 25 30

Spostamento [mm]


COPERTURE LIGNEE: APPLICAZIONI

Palazzo Ducale, Urbino


ANCORAGGIO DEI SOLAI AI MURI

I solai vengono poi ancorati alle pareti per evitare lo sfilamento delle travi e perdelle travi, e per svolgere un’azione di distribuzione delle forze orizzontali e di

t i t d llcontenimento delle pareti. I collegamenti possono essere effettuati in posizioni puntuali.


INTERVENTI VOLTI AD INCREMENTARE LA RESISTENZA DEI MASCHI MURARI

• scuci-cuci• iniezioni di miscele• ristilatura dei giunti

i til t t

Mirati al risanamento e riparazione di murature deteriorate edanneggiate ed al miglioramento delle proprietà meccaniche. Da solinon sono pertanto sufficienti, in generale, a ripristinare o a migliorare

• ristilatura armata• inserimento diatoni• inserimento tirantini• intonaci armati

l’integrità strutturale complessiva della costruzione.

Tipo intervento: dipende dalla tipologia e qualità della muratura.intonaci armati

• placcaggi con FRP• tiranti verticali post-tesi

Materiali con caratteristiche fisicochimiche e meccaniche analoghe ecompatibili con quelle dei materiali in opera. L'inserimento dimateriali diversi, ed in particolare di elementi in conglomeratocementizio, va operato con cautela.cementizio, va operato con cautela.


INIEZIONI

200

150

200

Grouted

(b)

100

H (

kN)

Existing

0

50

0

0.0 0.7 1.4 2.1 2.8

R (%)

Prova sperimentale in situ tipo Sheppard

Le iniezioni risultano essere efficaci per il rinforzo/riparazione sia a compressione che a taglio


INIEZIONI

Torre campanaria di S. Giustina (Padova, XIII-XVII sec.)• iniezioni

i t i i l li

Considerazioni di notevole rilevanza, ai fini di una correttaapplicazione di iniezioni di miscele leganti, riguardano:

1) Conoscenza della sezione trasversale della muratura, per• ricostruzioni locali• tiranti metallici • ristilatura armata

1) Conoscenza della sezione trasversale della muratura, pervalutarne l’iniettabilità;

2) La scelta corretta della miscela di iniezione: compatibilitàchimica – fisica - meccanica;

3) La scelta del numero dei fori di iniezione, la disposizione di) pquesti, la pressione ed il tempo di iniezione;

4) La valutazione dell’esito delle iniezioni mediante adeguatetecniche di controllo

CONOSCENZA DELLA MURATURA

S. Giustina Bell Tower


INIEZIONI: RISULTATI SPERIMENTALI

Muro 6I1

2.50

3.00

(MPa)

1.50

2.00

0.50

1.00

( / )

Nota: nella prova post consolidamento malfunzionamento induttivo orizzR per

0.00

-30.0 -25.0 -20.0 -15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0

(o/oo)

vertA vertB orizzA orizzB orizzL orizzRtA( t) tB( t) i A( t) i B( t) i L( t) i R( t)

spinta concio d'angolo

3 20

1.60

2.00

2.40

2.80

3.20

(MPa)

0.00

0.40

0.80

1.20

4X 6I1 5I1m 13I1 1I2 8I2 16I2

pre 0.90 1.08 0.80 1.09 1.06

4X 6I1 5I1m 13I1 1I2 8I2 16I2

original w all

injection grout 1 injection grout 1


post 1.63 2.49 2.49 2.54 2.57 1.82 2.48

INIEZIONI E CONTROLLO DELL’EFFICACIA DELL’INTERVENTO

CINTA MURARIA DI CITTADELLA (PADOVA)

• Iniezione consolidante (FenxB)

INTERVENTI: INDAGINI:

• Prove soniche dirette( )• Sostruzione muraria • Tomografia sezione verticale

• Carotaggi• Endoscopie




L iPREPARAZIONE DELLA PARETE:

ESECUZIONE

• Lavaggio con acqua• Rinzaffo delle principali fessure

assi di riferimento

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

B8A9

B1 B5B3B2 B4 B6 B7

C8B9

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7

per la quotatura dei punti di iniezione

x

C2 C3 C4 C5

D8

C9

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

D9

E1E2 E3

E4 E5 E6E7 E8

E9

F1 F2 F3F1 F2 F3 F4 F5 F7 F8

F9

G1 G2 G3 G4 G5

G6 G7 G8G9

H9 H8

H6H7

H5 H4

H3 H2 H1

L7 L8

L9

-34 cm

L1 L2 L3 L5L4 L6

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7

M8 M9

PERFORAZIONE ED INSERIMENTO

Prospetto al lato esterno delle mura

100 cm0 4020 8060y

• Maglia rettangolare 60x30 cm• Rilievo delle posizioni

CANNULE:



CINTA MURARIA DI CITTADELLA (PADOVA)CONTROLLO IN FASE ESECUTIVA

CONTROLLO SUI LATI NON INIETTATI

RILIEVO DELLE FUORIUSCITE E DEI PERCORSI DELLAPERCORSI DELLA MISCELA




PRIMA BETONIERA: caricati 11 sacchi di FEN-X/B (275 kg di legante)

RILIEVO DELLE QUANTITA’ DI MISCELA INIETTATECONFRONTO TRA LA QUANTITA’ INIETTATA E LE VARIAZIONI DI PROPRIETA’ DELLA MURATURA

PRIMA BETONIERA: caricati 11 sacchi di FEN-X/B (275 kg di legante) Riempimento macchina per iniezioni: 8 secchi di miscela (120 l) FORI INIETTATI FUORIUSCITE DI MISCELA NOTE 6 fori non allo studio M1 L1 H1

A destra In alto a sinistra Dal foro di fianco a sinistra

Perdita immediata

-5 0

0

20 l

21 l

22 l

23 l

24 l

G1 F1

Totale fori iniettati: 11 Miscela iniettata:10,9 l/foro Note: Riempimento macchina per iniezioni: 8 secchi di miscela (120 l) FORI INIETTATI FUORIUSCITE DI MISCELA NOTE M2 L2

A sinistra A i i t d l i f i

Perdita immediata

- 1 5 0

- 1 0 0

15 l

16 l

17 l

18 l

19 l

- 1 50

- 1 00

L2 H2 G2 F2 F3 G3 H3

A sinistra dal corso inferiore A destra A destra A destra in basso e in alto A destra, a sinistra, in basso

Perdita immediata Perdita immediata da più punti Perdita da più punti

- 2 5 0

- 2 0 0

10 l

11 l

12 l

13 l

14 l

100 150 200 250 300 350

- 2 00

L3 , ,

A destra, a sinistra p p

Non completato Totale fori iniettati: 8,5 Miscela iniettata: 14,1 l/foro Note: Riempimento macchina per iniezioni: 9 secchi di miscela (135 l) FORI INIETTATI FUORIUSCITE DI MISCELA NOTE L3 M3 M4

Ripreso

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

- 3 0 0

8 l

9 l

1 8 0 0P ro v e in t r a s p a re n z a

F a s e p re - in ie z io n iM4 L4 H4 G4 F4 M5 L5

A destra, a sinistra, da L3 A sinistra, in basso A sinistra dal corso inferiore In alto e in basso a sinistra In alto a destra

Perdita copiosa Perdita copiosa

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

à m

edia

(m

/s)

p

F a s e p o s t- in ie z io n i

H5 G5 F5 M6 L6

In basso a sinistra Da G6 A destra, a sinistra In alto a destra A destra

Perdita copiosa Appena iniziato

Totale fori iniettati: 12,5 Miscela iniettata: 10,8 l/foro Note: Totale fori: 32 Totale miscela: 375 l Totale legante: 275 kg 0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

velo

cità


Totale fori: 32 Totale miscela: 375 l Totale legante: 275 kg Percentuale H2O: 30% Media miscela/foro: 11,7 l/f. Media legante/foro: 8,6 kg/f.

1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 5 3 5 4 5 5 6 4

p u n ti d i t r a s m is s io n e / r ic e z io n e



traccia del foro sulparamento esterno

135

165

1000 m/s

1050 m/s

135

165

1250 m/s

1300 m/s

135

165

55%

60%

65%

116 cm

34 cm 34 cm

37 cm

34

24

T32

37 cm

34

24

T12

256 cm

6,5 cm 14T31

146,5 cm

T11

schema delle illuminazioni per la prova sonica tomografica

45

75

105

700 m/s

750 m/s

800 m/s

850 m/s

900 m/s

950 m/s

45

75

105

900 m/s

950 m/s

1000 m/s

1050 m/s

1100 m/s

1150 m/s

1200 m/s

45

75

105

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

T15T3522 cm 22 cm

88,5 cm

T36

64

0 cm

34

zoccolo in mattoni e pietra

T16

64

T33

38 cm

T3430 cm

54

44

T13

38 cm

T1430 cm

54

44

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

15 650 m/s

Esterno mura Interno mura

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

15850 m/s

900 m/s


0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

155%

10%


Ante iniez.: 950 m/s Post iniez.: 1350 m/s + 10÷90%-34 cm

• Conferma dei dati ottenuti dalla tomografia con quelli delle endoscopie

• Importanza del controllo incrociato carotaggi/endoscopie (dilavamento materiali)


( )

TIRANTINI ANTIESPULSIVI

Nel caso in cui la porzione muraria che necessita di intervento sia limitata, una valida alternativa è rappresentata daitirantini antiespulsivi, costituiti da sottili barre trasversali imbullonate con rondelle sui paramenti; la leggerapresollecitazione che può essere attribuita rende quest’intervento idoneo nei casi in cui siano già evidenti rigonfiamentiper distacco dei paramenti Tale tecnica può essere applicata nel caso di murature a tessitura regolare o in pietraper distacco dei paramenti. Tale tecnica può essere applicata nel caso di murature a tessitura regolare o in pietrasquadrata, in mattoni o blocchi.

diatono

L’adozione di sistemi di tirantature diffuse nelle tre direzioni ortogonali, in particolare anche nella

Muro 11T1.40

(MPa)

3140L’ inserimento di

direzione trasversale, migliorano la monoliticità ed il comportamento meccanico del corpomurario, incrementandone la resistenza a taglio e a flessione nel piano e fuori del piano.

0.60

0.80

1.00

1.20

-7 -7-16

31

-20

0

20tirantini dà il massimo contributo nella riduzione della deformazione

0.00

0.20

0.40

-15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0

(o/oo)

16

-40-58-60

-40

4X 6I1 1I2 8I2 2T 9T%

deformazione trasversale dei muri


vertA vertB orizzA orizzB orizzL orizzR original wall injection transversal tie

INIEZIONI E TIRANTI: RICERCA

PANNELLI MURARI PER PROVE MECCANICHE FUORI PIANO

I provini murari a tre paramenti saranno soggetti a consolidamento con varie tecniche quali: iniezioni, inserimento di tirantini metallici, combinazione di iniezione+tirantini, per un totale di n°3 tipi di intervento. Ci si propone di realizzare 8 muri così suddivisi:

• 2 non consolidati;

• 2 con iniezioni;• 2 con iniezioni;

• 2 con tirantini;

• 2 con tirantini ed iniezioni.


INIEZIONI E TIRANTI: RICERCAPer tale sperimentazione si sono realizzati due modelli in scala 2:3 di edificio a 2 livelli con pianta regolare, pareti inmuratura di pietra delle stesse caratteristiche dei pannelli murari e solai in legno.

Un modello è stato rinforzato, mediante iniezioni, prima della sperimentazione, l’altro invece è stato testato senzarinforzi e successivamente ripristinato mediante iniezioni Successivamente è stato sottoposto ad un ulteriore prova surinforzi e, successivamente, ripristinato mediante iniezioni. Successivamente è stato sottoposto ad un ulteriore prova sutavola vibrante.

Modellononrinforzato

Inserimento di catene anche indirezione ortogonale all’orditura delsolaiosolaio

Modellorinforzato



Modello non rinforzato Modello rinforzato

COMPORTAMENTO DINAMICO

Modello non rinforzato Modello rinforzato

• Andamento globale decrescente;• Nessun aumento locale di frequenza riscontrato;

• Andamento decrescente;• Evidente decrescita alla sollecitazione di 0 25g; Nessun aumento locale di frequenza riscontrato;

• La decrescita globale della 1°, 2° e 3° frequenzarisulta rispettivamente di: 15.5%, 20.8% e 38.0%;

• Non si evidenzia nessun decremento improvviso;• La decrescita del 1° 2° e 3° modo alla

Evidente decrescita alla sollecitazione di 0.25g;• 2 diversi andamenti prima e dopo la prova a 0.25g;• Decrescita globale per la 1°, 2° e 3° frequenza

rispettivamente di: 25.5%, 33.8% e 47.4%;• Nella fase iniziale si ha una decrescita consistente • La decrescita del 1 , 2 e 3 modo alla

sollecitazione di 0.45g risulta di: 10.8%, 8.7% e18.1%;

• Nella fase iniziale si ha una decrescita consistentementre oltre alla sollecitazione di 0.25g è moltolimitata;



PROVE SONICHE

3000 m/s3000 /

MURO ORIGINALE DOPO LE PROVE DI COMPRESSIONE

Cannule iniettate per tempi

1800 m/s

2000 m/s

2200 m/s

2400 m/s

2600 m/s

2800 m/s

3000 m/s

1800 m/s

2000 m/s

2200 m/s

2400 m/s

2600 m/s

2800 m/s

3000 m/s

maggiori

600 m/s

800 m/s

1000 m/s

1200 m/s

1400 m/s

1600 m/s

600 m/s

800 m/s

1000 m/s

1200 m/s

1400 m/s

1600 m/s

450'

500'

550'

600'

650'

700'

200 m/s

400 m/s

Right

0 20 40 60 80

200 m/s

400 m/s

Right

100'

150'

200'

250'

300'

350'

400'

13c

15, 16, 21

13b

202215b15a

2600 m/s

2800 m/s

3000 m/s

0''

50''

Right

MISCELA

8, 11, 19, 12, 19a

10, 19

13, 2314

1000 /

1200 m/s

1400 m/s

1600 m/s

1800 m/s

2000 m/s

2200 m/s

2400 m/s MISCELA INIETTATA

1, 42, 5

3

6, 247

200 m/s

400 m/s

600 m/s

800 m/s

1000 m/s

Right

DOPO L’INIEZIONE• Omogeneizzazione

dei paramenti

8B


0 20 40 60 80dei paramenti

RISTILATURA

RISTILATURA DEI GIUNTI

Scarnitura profonda dei giunti e riempimento con malta di migliori caratteristiche

• ricostruzione dei giunti degradati

3 20

2.00

2.40

2.80

3.20

(MPa)

L’intervento di ristilatura dei giunti,

se effettuato in profondità su entrambi i lati, può migliorare lecaratteristiche meccaniche della muratura, in particolare nel 0 40

0.80

1.20

1.60

ca atte st c e ecca c e de a u atu a, pa t co a e ecaso di murature di spessore non elevato. Se eseguito sumurature di medio o grosso spessore, con paramenti nonidoneamente collegati tra loro o incoerenti, tale intervento puònon essere sufficiente a garantire un incremento consistente di

7R 3Rm 15R

repointing

0.00

0.40

14I1R 17I1RT

injection repointing

injection repointing g

resistenza, ed è consigliabile effettuarlo in combinazione conaltri. Particolare cura dovrà essere rivolta alla scelta della maltada utilizzare.

0.83 0.55

1.17 1.34 1.32

pre

post 2.14 3.06

p g p gties


RISTILATURA

stilatura

scarnitura


RISTILATURA

Muro 7R

1.20

1.40

(MPa)

0.80

1.00

• basso livello di resistenza

• ricerca efficacia nella riduzione delle deformazioni

0.40

0.60 • In combinazione con altre tecniche

0.00

0.20

-20.0 -15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0

(o/oo)

vertA vertB orizzA orizzB orizzL orizzRtA( t) tB( t) i A( t) i B( t) i L( t) i R( t)


RISTILATURA ARMATA: RICERCA E MODELLAZIONE4 00

Test di compressione monotonica:• Rinforzo con barre di acciaio (26mm)• Materiali di ristilatura:

calce idraulica

3.00

4.00

l - side B consolidated

v - side B consolidated

v - sides CD consolidated

l - sides CD consolidated

ba c,d

a

Risultati sperimentali: comparazione tra le facce (lato A - calce idraulica

- resine sintetiche (2 tipi) 2.00

Str

ess

[M

Pa

]

v - side A not consolidated

l - side A not consolidated

c,da (

non consolidato)

-40.0 -35.0 -30.0 -25.0 -20.0 -15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0

0.00

1.00

Strain [m/mm]

Modello FEM

dopo interventoprima intervento dopo interventoprima intervento

• nessum miglioramento di resistenza del muro• dilatazione ridotta e modesto quadro fessurativo• riduzione dello stato tensionale nei mattoni (40%)


• riduzione dello stato tensionale nei mattoni (40%)

RISTILATURA ARMATA: COMPORTAMENTO A LUNGO TERMINE

Test di creep : • Rinforzo con barre di acciaio (26mm)• Malte di ristilatura:

l id li

Risultati sperimentali: step di carico di compressione costante (3h)

2 0

3.0

4.0

5.0

forz

o [M

Pa]

- calce idraulica- pozzolanica

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

v media tra le piastre (x103)

3600

0.0

1.0

2.0

Sfo

Creep ter iario

12

53.5

3600

7200

10800

tem

po

[sec]

Creep terziario

5 0

10

8 9

3.0

4.0

5.0

Pa]

Pannello M06 (rinforzo tipo 1)

Pannello non rinforzato (M01)

Pannello originale

Rinforzo D

MALTA PREESISTENTE

A

original mortarMALTA PREESISTENTE

A

original mortarMALTA PREESISTENTE

A

original mortar 1.0

2.0

Sfo

rzo

[MP

Pannello M02 (rinforzo tipo 2)Rinforzo ELato B

AAA

Rinforzo D1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

v media tra le piastre (x103)

0.0

d f ti diff

IDRAULICA CON RESINA PRIMAL AC33

A

hydraulic lime mortar with resinIDRAULICA CON RESINA PRIMAL AC33

A

hydraulic lime mortar with resinIDRAULICA CON RESINA PRIMAL AC33

A

hydraulic lime mortar with resin

• quadro fessurativo diffuso• riduzione della dilatazione dei muri• condizioni di creep terziario nei muri rinforzati per deformazioni

del 70% maggiori rispetto al caso originale


Rinforzo E

RISTILATURA ARMATA: MATERIALI INNOVATIVI

Utilizzo di barre e piattine in FRP per la ristilatura armata:

• scarnitura (almeno 5-7 cm) con appositi raschietti o con scalanatrice dei giunti di malta;• ispezione dell’interno della muratura e rimozione di polvere e detriti;• introduzione di un primo strato di legante e posizionamento di una prima barra;• introduzione di un primo strato di legante e posizionamento di una prima barra;• inserimento e compattazione di un secondo strato di legante-barra• eventuale sigillatura con prodotti di finitura estetica.


(1.5x5 mm)(1.5x5 mm)(1.5x5 mm)(1.5x5 mm)

RISTILATURA ARMATA: APPLICAZIONI

Torre civica, Vicenza, XII-XV sec.Intervento localizzato di ristilatura armata con funzione dicerchiatura – miglioramento delle caratteristiche meccanichedi un pilastrodi un pilastro


REALIZZAZIONE DI GIUNTI STRUTTURALI

SANTA MARIA GLORIOSA DEI FRARI (VENEZIA) A partire dagli inizi del XX secolo il campanile ha sviluppato dei cedimenti differenziali che hanno determinato uno spostamento dellodeterminato uno spostamento dello stesso in direzione della navata laterale della Basilica.

LESIONI CAUSATE DAGLI SPOSTAMENTI DEL CAMPANILE



SANTA MARIA GLORIOSA DEI FRARI (VENEZIA)

CAMPAGNE DI PROVE IN SITO

(0.09)

(0.00)

(0.56)

(0.72)

(0.00)

(0.63) (0.95)(0.00)

1.76 MPa

3.12 MPa



SANTA MARIA GLORIOSA DEI FRARI (VENEZIA) Progetto d’intervento: realizzazione di un giunto di separazione

tra campanile e navata laterale

Scopo: eliminare la corrente di compressione

che trasferisce parte del carico del campanile alla colonna

GIUNTO



SANTA MARIA GLORIOSA DEI FRARI (VENEZIA)

MODELLO AD ELEMENTI FINITI ft

TRAZIONEMateriale con comportamento

non lineare

PRE-TAGLIO POST-TAGLIO

E

Gf

COMPRESSIONEfcEhar

Tensioni di compressione verticale σyy


Tensioni di compressione verticale σyy


FORTEZZA SPAGNOLA (L’AQUILA) - progetto

Danni ai pilastri del portico –

ribaltamento degli stessi



FORTEZZA SPAGNOLA (L’AQUILA) - progetto

posizionamento tiranti

FASE 1

FASE 3p

correntedi carico

taglio con lama

correntedi carico

FASE 4

iniezione con malte antiritiro b di l id li

FASE 2diamantata di piccolospessore su giuntoorizzontale

t

a base di calce idraulica

iniezione con malteantiritiro a base dicalce idraulica

correntedi carico

correntedi carico

calce idraulicainiezione con malte antiritiroa base di calce idraulica


PROGETTI DI RICERCA IN CORSO:

NIKER: NEW INTEGRATED KNOWLEDGE BASED APPROACHES TO THEPROTECTION OF CULTURAL HERITAGE FROM EARTHQUAKE-INDUCED RISK

Development of integrated and knowledge basedmethodologies for the protection of C lt ralmethodologies for the protection of CulturalHeritage assets from earthquakes on the basis ofoptimization and ‘minimum intervention’ approach.

OBIETTIVI

NIKER: NEW INTEGRATED KNOWLEDGE BASED APPROACHES TO THEPROTECTION OF CULTURAL HERITAGE FROM EARTHQUAKE-INDUCED RISK

• Guaranteeing the compatibility and low-intrusiveness on strengtheningi t tiinterventions;

• Exploiting as much as possible potentials of existing materials and components,construction types and materials;

• Developing new integrated methodologies with a systemic approach;• Traditional materials will be complemented and enhanced by innovative

industrial processes (e.g., nano-limes or micro-silica for injection);industrial processes (e.g., nano limes or micro silica for injection);• New high-performance (e.g. dissipative) elements will be developed;• Validating these techniques by static and dynamic tests on model buildings and

subassemblies;subassemblies;• Advanced numerical studies will allow to parameterise the results;

This bottom-up approach will lead to new integrated materials, technologies andThis bottom up approach will lead to new integrated materials, technologies andtools for systemic improvement of seismic behaviour of CH assets. The newsolutions will be compiled into guidelines for end-users. The participation ofresearch centres SMEs and Industry public authority and end-users from differentresearch centres, SMEs and Industry, public authority and end-users from differentcountries, including AC, ICPC and MPC, ensures an increased impact of theresearch.

RISULTATI ATTESI

- Creation of a Data-base linking earthquake induced failure mechanisms- Creation of a Data-base linking earthquake induced failure mechanisms,construction types and materials, interventions and assessment techniques;

- Development of advanced materials and improved techniques forintervention on structural elements;intervention on structural elements;

- Experimental validation of the envisaged technological solutions for verticaland horizontal structural elements and for connections;

- Development of test set-ups and testing strategies for sub-assemblies andexperimental characterization of the seismic behaviour of originalsubstructures and substructures strengthened with integrated interventions byg g yshaking table tests;

- Derivation of reliable models for connections and substructures; parametricassessment aimed at identifying interactions between various repairedassessment aimed at identifying interactions between various repairedelements;

- Implementation of the project results into guidelines for an integratedapplicability of the proposed methodologies and subsequent transfer intoapplicability of the proposed methodologies and subsequent transfer intocodes of practice and standards

- Dissemination through workshops/symposia to integrate contribution fromi d t i l d f i l l d i id dusers, industrial and professional people, and service providers, and

seminars and training courses.

PARTNERSHIP

PROJECT COORDINATOR:PROJECT COORDINATOR:UNIVERSITY OF PADOVAITALY

www. niker.eu

NUOVE IDEE PER L’ADEGUAMENTO SISMICO DEGLI EDIFICI STORICI

C it i di tt il i li t

Roma, 11 Maggio 2010

Criteri di progetto per il miglioramento sismico degli edifici storici

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

Prof Claudio Modena

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

Prof. Claudio ModenaUniversità degli Studi di Padova

Dipartimento di Costruzioni e Trasporti

Criteri di ppg p grogetto per il miglioramento sismico degli edifici...

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