Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA...
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Prof. Giovanni Plizzari
Università degli Studi di Brescia
Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli edifici esistenti
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Terremoto nell’Italia Centrale
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Terremoto nell’Italia Centrale
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Terremoto nell’Italia Centrale
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La scuola di Gualdo
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La vita deve continuare
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La vita deve continuare
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TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
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Prof. Gaetano Manfredi Brescia 28 Ottobre 2016
• 24 Agosto 2016: terremoto di Mw 6.0 - 6.2
• Classificazione sismica: “II Categoria” Amatrice 1927; Norcia 1962
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
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Prof. Gaetano Manfredi Brescia 28 Ottobre 2016
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
• 24 Agosto 2016: terremoto di Mw 6.0 - 6.2
• Classificazione sismica: “II Categoria” Amatrice 1927; Norcia 1962
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Prof. Gaetano Manfredi Brescia 28 Ottobre 2016
• PEAK GROUND ACCELERATION – PGA [cm/s2]
(max componente orizzontale)
Source: Preliminary study of Rieti Earthquake ground data V5, DIST, INGV, CNR/ITC, Reluis
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
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• PEAK GROUND VELOCITY – PGV [cm/s]
(max componente orizzontale)
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
Source: Preliminary study of Rieti Earthquake ground data V5, DIST, INGV, CNR/ITC, Reluis
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Stazione
RAN -
AMTDifferenza
altimetrica/geometric
a
PECULIARITA’ DEL COMUNE DI AMATRICE
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AMATRICE (distance: 8,9 km)
Source: Courtesy of Iunio Iervolino, Dist
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
• GROUND MOTION DATA/ PULSE-LIKE
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• DANNI OSSERVATI NEL COMUNE DI AMATRICE
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Prof. Gaetano Manfredi Brescia 28 Ottobre 2016
cStation
RAN AMT
RC building
Civic Tower
RC building.
School Romolo
Capranica
Hotel Roma
Altitude gap
Parallel and normal direction with reference to Corso Umberto I
MAIN FEATURES OF AMATRICE MUNICIPALITY
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Prof. Gaetano Manfredi Brescia 28 Ottobre 2016
cStazione
RAN AMT
Edificio in c.a.
Torre Civica
Edificio in c.a.
Scuola
Romolo
Capranica
Hotel Roma
Danni alla cinta muraria
Danni alla strada
• DANNI OSSERVATI NEL COMUNE DI AMATRICE
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
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Prof. Gaetano Manfredi Brescia 28 Ottobre 2016
cStazione
RAN AMT
Scuola Romolo
Capranica
SCUOLA ROMOLO CAPRANICA
• DANNI OSSERVATI NEL COMUNE DI AMATRICE
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
Amatrice (2016)• PRIMA
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Amatrice (2016)• DOPO
SCUOLA ROMOLO CAPRANICA
• DANNI OSSERVATI NEL COMUNE DI AMATRICE
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
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Amatrice (2016)
• DOPO
• DANNI OSSERVATI NEL COMUNE DI AMATRICE
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
SCUOLA ROMOLO CAPRANICA
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• DANNI OSSERVATI NEL COMUNE DI AMATRICE
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
Amatrice (2016)• AFTER
• PRIMA DI
PORZIONE EDIFICIO IN C.A.
PORZIONE EDIFICIO
IN MURATURA
Amatrice (2016)
SCUOLA ROMOLO CAPRANICA
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• DANNI OSSERVATI NEL COMUNE DI AMATRICE
TERREMOTO 24 AGOSTO 2016 - Mw6.0
Accelerogramma per direzioni parallela e ortogonale al Corso Umberto I
(T = 0,23 seconds, picco di accelerazione)
DIREZIONE PARALLELA– C.so
Umberto
DIREZIONE ORTOGONALE– C.so
Umberto
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Difforme presenza di murature resistenti nelle due direzioni principali
Elementi di vulnerabilità sismica degli edifici in muratura
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(da Touliatos)
Setto resistente e rigido nel piano
Maschio murario non resistente e non rigido fuori piano
COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA
MECCANISMI FUORI PIANO
MECCANISMI NEL PIANO
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Sismicità storica
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Sismicità in Lombardia
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Accelerazioni molto alte prossime allo stato limite ultimo per costruzioni in zona I.
Terremoto superficiale con componente verticale di accelerazione particolarmente significativa dannosa per gli edifici in muratura!
Accelerazioni alte anche per periodi crescenti effetto negativo sugli edifici danneggiati
Importanti effetti di amplificazione locale dovuta alla natura del suolo.
OSSERVAZIONI in merito ai dati strumentali
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Evoluzione del quadro normativo
Fino al 2003:
Normative italiane erano rinnovate ogni 15-20 anni circa
Esempio:
Strutture in c.a., c.a.p. e acciaio ( 1971 - > 1996)
Normative sismiche ( 1974 - 1996)
Normative sulle costruzioni in muratura (1987 -> 2003 )
Oggi:
Marzo 2003: Ordinanza 3274 Prot Civile (Costruzioni in zona sismica)
Marzo 2005: Ordinanza 3431 Prot Civile (Costruzioni in zona sismica)
Sett. 2005: Testo Unico – Norme tecniche per le costruzioni
NORMATIVE EUROPEE Eurocodici
EC1 – Basi del metodo
…EC8 – Verifiche strutture in zona sismica
Materiali - Certificazione CE
D.M. 14-1-2008 (Normativa attualmente vigente)
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Richieste prestazionali
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La sicurezza strutturale
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La sicurezza strutturale
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LA SICUREZZA DELLE STRUTTURE IN ZONA SISMICA
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Comportamento di un edificio durante il sisma
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I diaframmi di piano
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Elementi strutturali sismoresistenti
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Posizione degli elementi sismoresistenti
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Come aumentare la sicurezza sismica?
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Vulnerabilità sismica e consistenza del patrimonio edilizio
Circa 9 milioni di edifici non sono progettati per resistere ai carichi orizzontali e di questi, circa 1,8 milioni sono in c.a.
Classificazione sismica del territorio italiano da NTC 2008
60%37%
Edifici in c.a. per data di costruzione -Italia
Prima del 1945
Dal 1945 al 1981
Dopo il 1981
31%
50%
19%
Totale edifici per data di costruzione -Italia
Prima del 1945
Dal 1945 al 1981
Dopo il 1981
La maggior parte degli edifici ad uso abitativo è stata costruita tra gli anni ‘50 e ‘80.
Considerando soltanto gli edifici in c.a., il 61% (pari a circa 1.670.000 unità risale al periodo 1950-1980.
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Il 37% degli edifici ad uso abitativo (pari a 79.938 unità) risale agli anni
‘60 e ’70.
In tali abitazioni vivono circa 180.000 famiglie.
Vulnerabilità sismica e consistenza del patrimonio edilizio
19%
11%
15%
20%
17%
10%
8%
Edifici per epoca di costruzione - Lombardia
Prima del 1919
Dal 1919 al 1945
Dal 1946 al 1961
Dal 1962 al 1971
Dal 1972 al 1981
Dal 1982 al 1991
Dopo il 1991
Il 36% degli edifici ad uso abitativo in Lombardia risale agli anni del II
dopoguerra.
47727
17953
26784
4114938789
21346 20072
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Prima del1919
Dal 1919 al1945
Dal 1946 al1961
Dal 1962 al1971
Dal 1972 al1981
Dal 1982 al1991
Dopo il1991
Edifici per epoca di costruzione - BRESCIA
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Fonte: Prof. Mauro Dolce – Protezione Civile
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Come procedere per gli interventi sul costruito
• Raccolta di tutta la documentazione tecnica disponibile, inclusi l’evoluzione storica dell’edificio
• Eventuali rilievi geometrici in situ
• Progetto di massima dell’intervento di riabilitazione
• Indagini diagnostiche per verificare le caratteristiche meccaniche dei materiali in situ.
• Progetto preliminare, definitivo ed esecutivo
• Direzione lavori
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Criteri per la scelta dell’intervento
• Tipo, tecnica, entità e urgenza dell’intervento dipendono dall’esito della valutazione, tenendo inoltre conto degli aspetti seguenti:– Errori grossolani devono essere eliminati
– Per edifici fortemente irregolari (in resistenza e/o rigidezza) l’intervento deve correggere tale sfavorevole situazione
• ad es., tramite il rinforzo di un ridotto numero di elementi o con l’inserimento di elementi aggiuntivi
– Sono sempre opportuni interventi volti a migliorare la duttilità locale
– E’ necessario verificare che l’introduzione di rinforzi locali non riduca la duttilità globale della struttura
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Tipo di intervento
• Sono previsti due tipi di intervento– Miglioramento– Adeguamento
• Miglioramento– l’esecuzione di una o più opere riguardanti singoli elementi
strutturali dell’edificio allo scopo di conseguire un maggior grado di sicurezza
• Adeguamento– l’esecuzione di un complesso di opere che risultino
necessarie per rendere l’edificio atto a resistere alle azioni sismiche normative
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44
Categorie di intervento:
Adeguamento: conseguimento dei livelli di sicurezza previsti dalle norme;
Miglioramento: incremento della sicurezza strutturale senza
necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme;
Riparazione: intervento locale su elementi isolati che comporta un
miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.
8.4 Classificazione degli interventi
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8.4.1 Intervento di adeguamento
45
Obbligatorio procedere alla valutazione della sicurezza e all’adeguamento
della costruzione nei casi di:
sopraelevazione;
ampliamento mediante opere connesse;
variazione di classe e/o destinazione d’uso e/o geometria della struttura.
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8.4.2 Intervento di miglioramento
46
Si parla di miglioramento per tutti quegli interventi finalizzati ad accrescere le
capacità di resistenza delle strutture esistenti alle azioni considerate.
Il progetto e la valutazione della sicurezza devono essere estesi a tutte le
parti della struttura interessate dalle modifiche, nonché alla struttura nel suo
insieme.
Nel caso di intervento di miglioramento sismico, la valutazione della sicurezza
riguarderà, necessariamente, la struttura nel suo insieme, oltre che i possibili
meccanismi locali.
Il progetto si riferisce all’intera costruzione e deve riportare le verifiche
dell’intera struttura post-intervento.
La valutazione della sicurezza, nel caso di intervento di adeguamento, è
finalizzata a stabilire se la struttura, a seguito dell’intervento, è in grado di
resistere alle combinazioni delle azioni di progetto contenute nelle NTC, con il
grado di sicurezza richiesto dalle stesse.
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8.4.3 Riparazione
47
Gli interventi di questo tipo riguardano singole parti e/o elementi della
struttura e interesseranno porzioni limitate della costruzione (travi, architravi,
porzioni di solaio, pilastri, pannelli murari o parti di essi, non adeguati alla
funzione strutturale che debbono svolgere).
Il progetto e la valutazione della sicurezza possono essere riferiti alle sole
parti e/o elementi interessati.
Si documenta che, rispetto alla configurazione precedente, non siano
prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della
struttura nel suo insieme e che gli interventi comportino un miglioramento
delle condizioni di sicurezza preesistenti.
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8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza
I LIVELLI DI CONOSCENZA
Ai fini della scelta del tipo di analisi e dei valori dei fattori di confidenza
vengono definiti i tre livelli di conoscenza seguenti:
LC1: Conoscenza Limitata;
LC2: Conoscenza Adeguata;
LC3: Conoscenza Accurata.
Gli aspetti che definiscono i livelli di conoscenza sono:
geometria, ovvero le caratteristiche geometriche degli elementi strutturali;
dettagli strutturali, ovvero quantità e disposizione delle armature;
materiali, ossia le proprietà meccaniche dei materiali.
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8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza
Livello di
conoscenzaGeometria
Dettagli
strutturali
Proprietà dei
materiali
Metodi di
analisiFC
LC1
Da disegni di
carpenteria
originali con
rilievo visivo a
campione
oppure
rilievo ex-novo
completo.
Progetto
simulato in
accordo alle
norme
dell’epoca
e
limitate
verifiche in
situ.
Valori usuali per
la
pratica
costruttiva
dell’epoca
e
limitate prove in
situ.
Analisi lineare
statica o
dinamica.
1.35
Geometria: dai disegni originali o da un rilievo visivo di verifica dell’effettiva corrispondenza
del costruito ai disegni;
Dettagli costruttivi: ricavati sulla base di un progetto simulato secondo la pratica dell’epoca di
costruzione;
Proprietà dei materiali: non disponibili informazioni sulle caratteristiche meccaniche dei
materiali. Si adottano valori usuali della pratica costruttiva dell’epoca e da limitate prove sugli
elementi più importanti.
I LIVELLI DI CONOSCENZA
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8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza
Livello di
conoscenzaGeometria
Dettagli
strutturali
Proprietà dei
materiali
Metodi
di analisiFC
LC2
Da disegni di
carpenteria
originali con
rilievo visivo a
campione
oppure
rilievo ex-novo
completo.
Disegni costruttivi
incompleti
con
limitate verifiche
in
situ
oppure
estese verifiche
in situ.
Dalle specifiche
originali di progetto o
dai certificati di prova
originali
con
limitate prove in situ
oppure
estese prove in situ.
Tutti 1.20
Geometria: dai disegni originali o da un rilievo visivo a campione di verifica dell’effettiva
corrispondenza del costruito ai disegni;
Dettagli costruttivi: ricavati sulla base di un’estesa verifica in situ. Limitata verifica in situ delle
armature negli elementi più importanti;
Proprietà dei materiali: dai disegni costruttivi o dai certificati originali comunque validati da
limitate prove in situ, in alternativa estese verifiche in situ.
I LIVELLI DI CONOSCENZA
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8.5 Procedure per la valutazione della sicurezza
Livello di
conoscenzaGeometria
Dettagli
strutturali
Proprietà dei
materiali
Metodi
di analisiFC
LC3
Da disegni di
carpenteria
originali con
rilievo visivo a
campione
oppure
rilievo ex-novo
completo.
Disegni costruttivi
completi
con
limitate verifiche
in
situ
oppure
esaustive
verifiche in situ.
Dai certificati di prova
originali o dalle
specifiche originali di
progetto
con
estese prove in situ
oppure
esaustive prove in
situ
Tutti 1.00
Geometria: dai disegni originali o da un rilievo visivo a campione di verifica dell’effettiva
corrispondenza del costruito ai disegni;
Dettagli costruttivi: ricavati sulla base di un’esaustiva verifica in situ oppure dai disegni
costruttivi originali; è comunque richiesta una verifica delle armature negli elementi più
importanti;
Proprietà dei materiali: dai disegni costruttivi o dai certificati originali comunque validati da
estese prove in situ, in alternativa esaustive verifiche in situ.
I LIVELLI DI CONOSCENZA
![Page 52: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/52.jpg)
Tipo di intervento
La capacità di deformazione degli elementi
strutturali può essere incrementata passando da
modi di rottura fragili a modi di rottura duttili
L’intervento tende a limitare la domanda di
deformazione nei componenti fragili aumentando la
rigidezza laterale, riducendo la massa,
introducendo isolatori o dissipatori
• Intervento locale su componenti strutturali
• Intervento globale sul sistema strutturale
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RINFORZO DI EDIFICI IN CALCESTRUZZO ARMATO
![Page 54: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/54.jpg)
Intervento globale
![Page 55: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/55.jpg)
STRUTTURE IN C.A.
TELAI SISMORESISTENTI SETTI SISMORESISTENTI
- ORGANIZZAZIONE SPAZIALE DEL TELAIO- GERARCHIA DELLE RESISTENZE- INTERAZIONE TELAIO PARETI PERIMETRALI: DUPLICE EFFETTO- VANI ASCENSORE
![Page 56: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/56.jpg)
• Nuove pareti in c.a.
• Controventi in acciaio
Intervento diffuso
![Page 57: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/57.jpg)
Tipo di intervento
– Modifica organismo strutturale• aggiunta di nuovi elementi resistenti:
– ad es., pareti in c.a., pareti di controvento in acciaio…
• saldatura di giunti tra corpi fabbrica
• ampliamento dei giunti
• eliminazione di elementi particolarmente vulnerabili
• eliminazione di eventuali piani “deboli”…
– Introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo che resista per intero all’azione sismica di progetto
![Page 58: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/58.jpg)
Tipo di intervento
– Trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali
• ad es., con incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio
– Introduzione di una protezione passiva• ad es., strutture di controvento dissipative e/o isolamento alla
base
– Diminuzione delle masse
– Limitazione/cambiamento della destinazione d’uso dell’edificio
– Demolizione parziale
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Criteri di intervento
• L’edificio non è pensato per i carichi orizzontali
• Telaio spesso solo bidimensionali
• I nodi non sono organizzati
• No capacity design
![Page 60: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/60.jpg)
Criteri di intervento
• L’edificio subisce notevoli deformazioni orizzontali
• Danneggiamenti localizzati ai nodi
• Possibile collasso dei pilastri (no capacity design)
• Il rinforzo degli elementi spesso non è sufficiente
• Spesso non è possibile organizzare telai tridimensionali
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Criteri di intervento
• Occorre introdurre dei vincoli per gli spostamenti orizzontali
• Una volta bloccati gli spostamenti al telaio sono affidati i soli
carichi verticali
![Page 62: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/62.jpg)
Criteri di intervento
Il vincolo è ottenuto con l’introduzione di elementi più rigidi
![Page 63: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/63.jpg)
Criteri di intervento
Rinforzo di elementi esistenti e/o introduzione di nuovi elementi
CRITERI DI INTERVENTO
![Page 64: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/64.jpg)
Criteri di intervento
![Page 65: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/65.jpg)
Controventamento in acciaio
![Page 66: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/66.jpg)
Sistemi di controventamento
• Installazione meno distruttiva dell’inserimento
delle pareti
• Problema dell’evacuazione dell’edificio meno
probabile
• Interventi in fondazione minimi o assenti
Inserimento di controventi diagonali
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Criteri di intervento
![Page 68: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/68.jpg)
Intervento locale:riparazione e rinforzo
• Ripristino della capacità di resistenza e deformazione di un elemento in c.a. danneggiato:
– Riparazione dell’elemento• in caso di danno leggero o moderato
– fessurazione o espulsione del copriferro
– Riparazione e rinforzo• in caso di danno grave o severo
– disgregazione del nucleo di calcestruzzo o svergolamento e/o rottura delle armature
![Page 69: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/69.jpg)
Isolatori
![Page 70: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/70.jpg)
RINFORZO DI EDIFICI IN MURATURA
![Page 71: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/71.jpg)
COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA
Le fessure dipendono dal grado di ammorsamento delle murature
Disorganizzazionetotale
della scatola
MECCANISMI FUORI PIANO
Vulnerabilità degli edifici Meccanismi fuori piano.Mitigazione del rischio sismico:
prevenire o ritardare i meccanismi fuori piano Catene e diaframmi di piano e di falda.
![Page 72: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/72.jpg)
ORGANIZZAZIONE SISMICA DEGLI EDIFICI STORICI
INCATENAMENTI
COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA
Lxtmin
tminLx 10
![Page 73: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/73.jpg)
Catene perimetrali inefficaci perLx/tmin > 10
tmin
Lx
Lxtmin
tminLx 10
COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA
![Page 74: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/74.jpg)
COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA
Diaframmi di piano Diaframmi di falda
Comportamento scatolare
Hh
CW1
CW2
W2
W1
Wm
b
Wc' Wc'
Fig. 6.1.5 - Ribaltamento della parete
Meccanismo attivabile dopo l’intervento:Flessione fuori piano.
![Page 75: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/75.jpg)
DIAFRAMMI DI PIANO
Hh
CW1
CW2
W2
W1
Wm
b
Wc' Wc'
Fig. 6.1.5 - Ribaltamento della parete
Meccanismo attivabile dopo l’intervento:Flessione fuori piano.
![Page 76: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/76.jpg)
DIAFRAMMI DI PIANO
Hh
CW1
CW2
W2
W1
Wm
b
Wc' Wc'
Fig. 6.1.5 - Ribaltamento della parete
Meccanismo attivabile dopo l’intervento:Flessione fuori piano.
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Esempi applicativi
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Adeguamento sismico di una scuola
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Adeguamento sismico di una scuola
![Page 80: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/80.jpg)
Adeguamento sismico di una scuola
![Page 81: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/81.jpg)
Adeguamento sismico di un muncipio
![Page 82: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/82.jpg)
Prima dell’intervento
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Prima dell’intervento
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Dopo l’intervento
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Opere di fondazione
![Page 86: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/86.jpg)
Collegamenti dei nuovi setti
![Page 87: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/87.jpg)
Dopo l’intervento
![Page 88: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/88.jpg)
Dopo l’intervento
![Page 89: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/89.jpg)
89/203
CONNESSIONI
TIPOLOGIA 1 TIPOLOGIA 2
Disposizioni normative per le strutture prefabbricate
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90/203
Connessione trave – tegolo mediante bulloni (Dassori, 2001)
Esempio di collegamento trave – solaio di piano
Esempio di collegamento trave – solaio di piano
Connessione trave-solaio e trave-tegoli
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91/203
Esempio di collegamento pannello – struttura mediante “anchor channel”(Dassori, 2001)
CONNESSIONI PARTICOLARMENTE CRITICHE
Connessioni pannello-struttura
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Stato dell’Arte: risoluzione di problemi contingenti e isolati
Pescara, scuola comunale
di Largo Madonna
Ancona, scuola Gentile Fermi di Fabriano
Obiettivo: aumentare la
capacità di deformazione
degli elem. strutturali per
passare da modi di
rottura fragili a duttili
Il rinforzo dei
nodi è raramente
percorribilePescara, scuola comunale di Largo
Madonna
Inserimento di setti sismoresistenti: compatibilità?
Rinforzo dei nodi: invasività?
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Uno sguardo al futuro
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Edifici in c.a. - Il patrimonio edilizio post - bellico
9494
a) b)
Figure 1. a) Aerial view of a typical district build in the 1950-1970. The buildings constructed after World War II are
considered to constitute more of the 50% of the total building stock in Europe. b) European seismic hazard map.
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Efficienza energetica
61%
39%
Energia impiegata per usi civili
Residenziale
Terziario
57%
22%
6%
9% 6%
I consumi per fonte nel RESIDENZIALE
Gas
Energia elettrica
GPL
Gasolio
Legna
Costruzione e ristrutturazione degli edifici 11,1 MtepGestione degli edifici 70,1 MtepConsumo totale energia primaria 81,2 Mtep
La sola gestione corrisponde al 38% del consumo totale annuo di energia.
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Efficienza energetica
Consumo medio delle abitazioni occupate
155 kWh/m2a
emissione nell’atmosfera di 81 milioni di tonnellate di CO2 dovute al solo settore residenziale e terziario
68%
18%
5%9%
L’uso dell’energia nel settore RESIDENZIALE
Riscaldamento
Usi elettrici obbligati
Usi cucina
Acqua calda
Costo complessivo fornitura energetica per riscaldamento ed elettricità
31,1 ml di euro =
1.060 euro /abitazione=
11,3 euro/mq
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Principali problematiche legate al patrimonio edilizio esistente
- Edifici spesso non verificati ai carichi VERTICALI
-Struttura non organizzata per resistere ai carichi ORIZZONTALI
- Vita Utile (50 anni): esaurita
- Involucro tipicamente non coibentato
- Presenza di ponti termici significativi
- Impianti tecnologici vetusti
- Edifici privi di pregio architettonico
- Distribuzione interna alloggi non più rispondente agli attuali standard abitativi
-Degrado urbano
MIGLIORAMENTO SISMICO
+STATICO
SOSTENIBILITA’+
FATTIBILITA’+
QUALITA’
RIQUALIFICAZIONE ARCHITETTONICA
+QUALITA’ CONTESTO
URBANO
STRUTTURA
ASPETTI FORMALI
ASPETTI ENERGETICI
DOPPIA PELLE SOLO ENERGETICA ED
ARCHITETTONICA
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Doppia pelle solo energetica ed architettonica
Lessingstrasse, Leinefelde, Germany 2004, LACATON & VASSAL, France
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Riqualificazione del patrimonio edilizio post-bellico
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Proposta di una soluzione integrata: IL DOPPIO INVOLUCRO STRUTTURALE
Riqualificazione sostenibile del
patrimonio edilizio mediante
soluzioni a doppio involucro,
finalizzate alla soluzione
integrata di tutte
le problematiche
Soluzione alternativa alla
demolizione e ricostruzione
+
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Demolizione e ricostruzione VS Riqualificazione
050
ANNI
+ 50 ANNI
- SMALTIMENTO
RIFIUTI E IMPIEGO
MATERIALI
- NECESSITA’ DI
TRASFERIRE GLI
ABITANTI
DEMOLIZIONE E
RICOSTRUZIONE
VITA UTILE
INTERVENTI DI
SOLA
RIQUALIFICAZIONE
ENERGETICA
0VITA UTILE
NON GARANTITA LA
SICUREZZA STRUTTURALE
50
ANNI
DOPPIA PELLE
INGEGNERIZZATA
– STRUTTURALE
ED ENERGETICA
- RIDOTTO VOLUME DI
RIFIUTI DA SMALTIRE
-RIDOTTO CONSUMO
MATERIALI
- NON NECESSARIO
TRASFERIRE GLI ABITANTI
0VITA UTILE
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Miglioramento sismico
Sisma in direzione Y
Sisma in direzione X
C.A.CALASTRELLIPROFILITREFOLI PANNELLO
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QUALCHE ESEMPIO
Nuovo involucro strutturale con controventi esterni
Restyling architettonico
Risoluzione problematiche energetiche – comfort per gli abitanti
Intervento dall’esterno: in aderenza o come esoscheletro con incremento volumetrico in relazione ai vincoli urbanistici
Soluzioni tecnologiche sostenibili
Minimo disturbo per gli abitanti
NO smaltimento rifiuti di demolizione
a) BUILDING RENEWAL BY EXTERNAL ADAPTIVE-ENGINEERED DOUBLE INVOLUCRES
b)
a) BUILDING RENEWAL BY EXTERNAL ADAPTIVE-ENGINEERED DOUBLE INVOLUCRES
b)
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QUALCHE ESEMPIO
PRIMA DOPO INTERVENTO
Tesi Feroldi & Vezzoli
![Page 105: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/105.jpg)
QUALCHE ESEMPIO
Tesi Feroldi & Vezzoli
PRIMA DOPO INTERVENTO
![Page 106: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/106.jpg)
QUALCHE ESEMPIO
a) BUILDING RENEWAL BY EXTERNAL ADAPTIVE-ENGINEERED DOUBLE INVOLUCRES
b)
a) BUILDING RENEWAL BY EXTERNAL ADAPTIVE-ENGINEERED DOUBLE INVOLUCRES
b)
EDIFICIO
PRIMA
DELL’INTERVENTO
EDIFICIO
DOPO
L’INTERVENTO
EDIFICIO
DOPO
L’INTERVENTO
Tesi Foti
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QUALCHE ESEMPIO
Tesi Sgotti, Albini
EDIFICIO
PRIMA
DELL’INTERVENTO
EDIFICIO
DOPO
L’INTERVENTO
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Edifici in muratura: rinforzo delle pareti portanti
mediante intonaci fibrorinforzati
Edificio in muratura soggetto ad azione sismica
Accelerazione sismica
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Edificio in muratura soggetto ad azione sismica
Accelerazione sismica
Fessure diagonali negli
elementi portanti
Riparazione con intonaco
fibrorinforzato
(Bioglob)
Innovazione tecnologica come strumento del costruire sicuro, Brescia, 19 marzo 2013
Edifici in muratura: rinforzo delle pareti portanti
mediante intonaci fibrorinforzati
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Prove cicliche su pareti in scala reale: descrizione del banco di prova
250kN
Innovazione tecnologica come strumento del costruire sicuro, Brescia, 19 marzo 2013
![Page 111: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/111.jpg)
Caratteristiche della malta fibrorinforzata
Innovazione tecnologica come strumento del costruire sicuro, Brescia, 19 marzo 2013
MALTA AD ALTE PRESTAZIONI FIBRORINFORZATA A BASE DI ALLUMINA
+FIBRE METALLICHE (Vf = 0,82%)
LUNGHEZZA Lf
[mm]
DIAMETRO Ff
[mm]
RAPPORTO
D'ASPETTO Lf / Ff
[-]
RESISTENZA A
TRAZIONE
[MPa]
FORMA
15 0,40 38 > 2400 Uncinate
Resistenza a trazione per flessione media
(a) (EN 1015-11,2007) 6MPa
Resistenza a compressione media
(b) (EN 1015-11,2007)48,3MPa
Resistenza a trazione (EC2) 3,85MPa
(a) (b)
BASSISSIMO VALORE DI ASSORBIMENTO
D’ACQUA A PRESSIONE ATMOSFERICA
ELEVATO VALORE DI PERMEABILITÀ AL VAPOR
D’ACQUA
Valore medio modulo elastico (EN 12390-1)
33600MPa
Lf , Ff
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Caso oggetto di studio: prova sperimentale su un edificio in scala reale, realizzato in
muratura di pietra doppio paramento e testato su tavola vibrante presso l’EUCENTRE
(G. Magenes et al.)
Rinforzo di edifici in muratura mediante intonaci
fibrorinforzati
Interventi preliminari di rinforzo: incatenamento e irrigidimento impalcato con doppio assito
Copertura Primo solaioConnessione assito alla muratura
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Risultati del test sperimentale condotto sull’edificio senza intonaco
d
Taglio alla base vs. spostamento in sommità
Curva sperimentale
Quadro fessurativo sperimentale rilevato al termine della prova
Inviluppo della curva sperimentale
V=383kN
Rottura per taglio
Collassoflessionale + scorrimento
Rottura per taglio
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Simulazione numerica non lineare dell’edificio in muratura
rinforzato con intonaco firbrorinforzato
Elemento finito shell
Elementi finiti tipo shell ‘layered’
Analisi “pushover” con programma ad elementi finite Diana 9.4
Spessore muratura = 320mm
Interno edificio Esterno edificio
Spessore intonaco = 25mm
Intonaco: malta nanocomposita rinforzata con fibre d’acciaio ad elevata resistenza
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Risultati della simulazione numerica
Confronto tra la curva di capacità sperimentale dell’edificio senza intonaco e quella
numerica relativa all’edificio rinforzato con intonaco fibrorinforzato
+52%
V=582kN
V=383kN
d
Base shear
Incremento di capacità laterale (+50%)
dell’edificio
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Risultati della simulazione numerica
Confronto del quadro fessurativo sperimentale e numerico
Quadro fessurativo sperimentale
Quadro fessurativo numerico
Rottura per taglio
Collassoflessionale + scorrimento
Rottura per taglio
Collassoflessionale + scorrimento
Il confronto mette in evidenza come
l’impiego dell’intonaco abbia consentito di
minimizzare i danneggiamenti per taglio
originariamente osservati nei sopraporta e
nei maschi murari ‘tozzi’ dell’edificio;
oltre ai benefici legati al miglioramento
della resistenza nel piano della muratura, è
importante ricordare come l’intonaco
consenta di migliorare sensibilmente il
comportamento fuori piano dei maschi
murari
No fessure di taglio
![Page 117: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/117.jpg)
Stato dell’Arte: risoluzione di problemi contingenti e isolati
Terremoto Emilia, 2012
SOSTENIBILITA’ ECONOMICA?
INSTALLAZIONE PANNELLI FOTOVOLTAICI SENZA VERIFICA DELLA SICUREZZA STRUTTURALE
![Page 118: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/118.jpg)
“Strategie di prevenzione più efficaci farebbero non solo risparmiare decine di miliardi di dollari ma salverebbero decine dimigliaia di vite.
Costruire una cultura di prevenzione non è facile. Mentre i costi della prevenzione debbono essere pagati nel presente, i suoi benefici si avvertono in un futuro distante.
Per di più, i benefici non sono tangibili:
SONO I DISASTRI NON AVVENUTI”
Kofi Annan, WSSD 2002
Vulnerabilità sismica e consistenza del patrimonio edilizio
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RINGRAZIAMENTI
Si ringraziano i Colleghi del gruppo di Tecnica delle Costruzioni per avere fornito parte del materiale utilizzato in questa
presentazione
![Page 120: Nuove tecnologie per il miglioramento sismico degli ... · COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI IN MURATURA IN ZONA SISMICA MECCANISMI FUORI PIANO MECCANISMI NEL PIANO. Sismicità storica.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012921/5c71a54309d3f218078c5c4c/html5/thumbnails/120.jpg)
Thank you for your kind attention!
University of Brescia, Italy