Programma del Seminario - ordineingegneribat.it Seminario... · Vecchi SOLAI SAPAL Solaio idoneo a coprire luci da 4 sino a 10 metri Pesi propri da 30 sino a 210 kg/mq Esiste anche

Programma del Seminario

� 15.00: Analisi del patrimonio edilizio esistente in Italia

� Distribuzione del costruito e mappa di pericolosità sismica

� Ruolo degli orizzontamenti e le diverse tipologie costruttive

� Criticità di intervento

� 15.40: Criteri prestazionali applicati agli edifici esistenti (Cap. 8 NTC)

� Concetti di rischio e pericolosità sismica

� Macro – zonazione e amplificazioni locali

� Valutazione della sicurezza e categorie di intervento

� Analisi storico – critica e diversi livelli di conoscenza

� 16.00: Criteri per gli interventi di consolidamento strutturale – interventi sulle

partizioni orizzontali

� Solai in legno, acciaio e calcestruzzo

� Solai in laterizio armato – solai tipo SAP (incollaggi strutturali)

� Interventi volti a ridurre le carenze dei collegamenti

� Criticità nel comportamento dei sistemi voltati: rinfianco e riempimento

� Il vantaggio della leggerezza in copertura

Programma del Seminario

� 17.00: Pausa

� 17.15: Ruolo dei calcestruzzi strutturali leggeri (LWAC)

� Definizioni, criteri di progettazione e differenze con i calcestruzzi

tradizionali

� Opportunità nella nuova edificazione – vantaggi in zone ad alta sismicità

� Il ruolo della leggerezza in zona sismica

� 18.00: Soluzioni e sistemi oltre il consolidamento per l’alleggerimento dei solai

� L’isolamento termico e acustico dei solai

� L’isolamento termico controterra e le fondazioni compensate in argilla

espansa

� 18.45: Termine dei lavori

Analisi del Patrimonio

Edilizio Esistente in

Italia

Distribuzione del Costruito e Pericolosità

Sismica

1.1 L’analisi del patrimonio edilizio italiano

1 Il patrimonio edilizio esistente



PREVENZIONE!!



n. edifici, fonte Casaclima



Non solo edilizia storica



Fonte: rapporto Ispra

In molte zone alta

densità di

antropizzazione



Pericolosità Sismica = probabilità

che in una data area ed in un certo

intervallo di tempo si verifichi un

terremoto che superi una soglia di

intensità, magnitudo o accelerazione

di picco di nostro interesse (PGA).

Gli studi di pericolosità sono stati

impiegati, soprattutto negli ultimi, nelle

analisi territoriali e regionali finalizzate a

zonazioni (pericolosità di base) o

microzonazioni (pericolosità locale).



Ruolo degli orizzontamenti e diverse tipologie

costruttive

«Criticità di intervento»

PRESTAZIONI ANTISISMICHE

Miglioramento antisismico:

� miglioramento e controllo della

rigidezza nel piano

� miglioramento della connessione

alle murature portanti

� miglioramento della connessione

alle murature di controvento non

portanti

� miglioramento della distribuzione

dei carichi verticali

2.1 Il ruolo dei solai in zona sismica

2 Ruolo degli orizzontamenti e le diverse tipologie costruttive

2.1 Il ruolo dei solai in zona sismica


Meccanismi inibiti

mediante la

formazione dei

DIAFRAMMI DI PIANO E DI FALDA

2.1 Il ruolo dei solai in zona sismica – sistema diaframma


La funzione del SISTEMA DIAFRAMMA è quella di trasferire le

azioni orizzontali dell’azione sismica

dall’impalcato e murature di

competenza ai setti resistenti al sisma

(il diaframma dovrà essere opportunamente collegato)

Compiti che andranno suddivisi:

1) Azione tagliante al PANNELLO D’ANIMA (il diaframma)

2) Azione flettente ai CORRENTI(cordoli perimetrali)

2.2 Diverse tipologie costruttive e alcune criticità di intervento


CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA DEGLI ORIZZONTAMENTI/SOLAI ESISTENTI

1) Solai in legno



In genere impiegati per luci non superiori ai

3 – 4 metri

Hanno l’inconveniente di scaricare il peso del solaio soltanto su due dei quattro muri

che costituiscono l’ambiente

Soffitto di solito costituito da stuoia di canne intonacata con malta di calce e gesso



In genere travi principali di grandi dimensioni

ad interasse di 3 – 4 metri e travetti secondari

posti ad interasse di 30 – 60 cm

Scaricano il peso del solaio su tutti e quattro muri, anche se in corrispondenza delle travi

principali esistono concentrazioni di sforzo

Solai di alto spessore, a volte per ovviare a

questo l’orditura secondaria veniva realizzata

nello spessore di quella principale



Appoggio delle travi

maestre su un muro

rappresentano punto

critico

Per effetto degli sforzi di

taglio negli appoggi si

creano delle fessure

inclinate di 45°





2) Solai in acciaio

Voltine in «foglio» adatte

per carichi modesti (5 – 6

cm di spessore)

Voltine «ad una testa» adatte per

carichi più importanti (12 – 13 cm

di spessore)



I solai con tavelloni e volterrane non

differiscono molto da

quelli contemporanei





Bulzone inserito al

fine di prevenire lo

sfilamento dalla

muratura

Fondamentale ampiezza

della superficie di appoggio



3) Solai in latero – cemento e laterizi armati

I primi elementi laterizi impiegati per alleggeriresolai latero – cementizi

sono stati i classici mattoni forati nei primi decenni del

secolo scorso

In seguito sono stati

realizzati diversi blocchi di alleggerimento specifici e pezzi speciali sino arrivare

ai giorni nostri



Vecchi SOLAI STIMIP

Solaio idoneo a coprire

grandi luci e forti

sovraccarichi

Difetto di avere elevato peso proprio e complessità

di montaggio con banchinaggio mediante

assito completo



Vecchi SOLAI SAPAL

Solaio idoneo a coprire luci

da 4 sino a 10 metri

Pesi propri da 30 sino a 210 kg/mq

Esiste anche il solaio SAPAL BM con nervature

da 7 cm di larghezza



SOLAIO ADIGE

SOLAIO LISTEX



SOLAIO A TRAVI VARESESolaio idoneo a coprire luci da

4,5 sino a 10 metri

Travi sagomate a doppia armatura eseguite fuori opera

+ soletta di circa 3 cm di spessore che completa l’intero

sistema

Alleggerimento mediante tavelle di laterizio in duplice

ordine

Larga diffusione a partire dagli

anni 50’ del secolo scorso

Anche per questi solai

esistevano delle tabelle di

carico in funzione dell’altezza

del solaio ed interasse



SOLAIO TIPO SAPSolaio brevettato nel 1925 dalla

RDB di Piacenza conosciuto come

solaio S.A.P. (solaio auto portante)

Nervature di 2,5 cm poste ad interasse di 22,5 cm

Solai molto diffusi ed impiegati su intero territorio nazionale



DIFFUSIONE DEL LATERO – CEMENTO IN ITALIA

A partire dal dopoguerra (anni 40’) iniziò la diffusione di

solai a travetti di laterizio armati e prefabbricati il cui

dimensionamento faceva riferimento al Regio Decreto n.2229 del 16/11/1939 impiegato per oltre trent’anni sino

all’entrata in vigore della legge n.1086 del 5/11/1971

In particolare l’art. 25 del Regio Decreto 2229 diceva:

- Lo spessore di una soletta (che non sia di semplice copertura) non deve

essere inferiore ad 1/30 della portata ed in ogni caso non inferiore a 8 cm;

- Nei solai speciali con laterizi la soletta deve essere di almeno 4 cm;

- In tutti i solai con laterizi la larghezza delle nervature non deve essereinferiore a 7 cm ed il loro interasse non deve superare i 40 cm nei tipi a

nervature parallele e 80 cm in quelli incrociati;

- Di regola devono essere previste nervature trasversali per luci maggiori di 5

m in quelli a nervature parallele;

- È consentito l’uso di solai speciali con nervaturine in cemento armato elaterizi, senza soletta di conglomerato, purchè i laterizi, di provataresistenza, presentino rinforzi di conveniente spessore atti a sostituire lasoletta di conglomerato e rimangano incastrati tra le dette nervaturine.



4) Solai con struttura in C. A.Si diffusero molto rapidamente a partire dal

primo decennio del ‘900 perché univano i

pregi di rigidezza delle volte senza scaricare

azioni orizzontali sui muri perimetrali.

Inoltre erano monolitici, resistenti al fuoco

e prestazionali quanto i solai metallici.

Realizzati anche con elementi prefabbricati

Impiegati per luci non

superiori ai 6 – 7 metri in

ambienti rettangolari

molto allungati



5) Solai ad Arco, Volte e Cupole

Si possono distinguere due classificazioni:

- Classificazione tipologica- Classificazione in base alla curvatura

IMPORTANTE ANCHE L’ANALISI DELLETECNICHE COSTRUTTIVE STORICHE, SIA

DAL PUNTO DI VISTA DEI MATERIALIIMPIEGATI CHE LE TECNICHE ADOTTATE:

- Volte in laterizio;- Volte in pietra;- Volte in tubi fittili;- Volte in camorcanna.



VOLTE A

PADIGLIONE

VOLTE A

CROCIERA

VOLTE A

CUPOLA O

CATINOVOLTE A

BOTTE

CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA



VOLTE A

CONO

VOLTE

LUNETTATE

VOLTE A

VELA


VOLTE A

SPECCHIO O A

SCHIFO



VOLTE A BOTTE CON

TESTE DI PADIGLIONE


VOLTE A OMBRELLOVOLTE A VENTAGLIO



ARCHI

CLASSIFICAZIONE IN FUNZIONE DELLA CURVATURA

VOLTE



VOLTE IN LATERIZIO

CLASSIFICAZIONE IN FUNZIONE DELLE TECNICHE COSTRUTTIVE

VOLTE IN TUBI FITTILI

VOLTE IN PIETRAVOLTE IN CAMORCANNA

Edifici esistenti:

«Criteri prestazionali

ed approccio

normativo»

Rischio, pericolosità sismica e risposta sismica

locale

Approccio di tipo prestazionale sotto azione sismica

3.1 Approccio prestazionale e concetto di rischio sismico

3 Edifici esistenti: criteri prestazionali ed approccio normativo

Le NTC adottano un approccio di tipo prestazionale nella definizione dell’azione

sismica sia per le costruzioni nuove, sia per le costruzioni esistenti

OBIETTIVOControllo del livello di

danneggiamento a fronte di terremoti che possono verificarsi

I dati dello studio di pericolosità sismica di base del sito di

costruzione sono soddisfatti se vengono forniti:

� In termini di accelerazione massima ag

� In corrispondenza dei punti del reticolo di riferimento (nodi

vicini tra loro – non distanti più di 10 km – INGV)

� Per diverse probabilità di superamento per diversi periodi di

ritorno compresi in un intervallo tra 30 e 2475 anni

Probabilità di superamento nel

periodo di riferimento per lo

stato limite in esame

Approccio di tipo prestazionale sotto azione sismica



Prestazione attesa

Severità terremoto

Operatività AgibilitàImmediata

Riparabilità Salvaguardia della Vita

Prevenzione al collasso

Frequente(43 anni)

a b c Prestazione

inaccettabile

Prestazione

inaccettabile

Occasionale(72 anni)

d e f Prestazione

inaccettabile

Prestazione

inaccettabile

Raro(475 anni)

g h i l m

Molto Raro(975 anni)

n o p q r

Eccezionale(2475 anni)

s t u v z

Opere ordinarie Opere rilevanti Opere strategiche



Comportamento ingegneristico sotto azione sismica (Performance Based Design)





Quando si effettua la verifica su una costruzione soggetta ad azione sismica

(nuova o esistente) si valutano le conseguenze che possibili terremotifuturi possono provocare sulla costruzione stessa in relazione allapericolosità sismica del sito in cui sorge (diverse classi di rischio)

Questa rappresenta pertanto solo un fattore che compone il rischio sismico

VULNERABILITA’ = probabilità che per effetto di un evento di una

determinata intensità si produca un livello di danno fisico agli elementi

esposti

ESPOSIZIONE = valutazione probabilistica delle conseguenze sociali ed

economiche prodotte dal raggiungimento di determinati livelli di danno

negli elementi esposti, anche in relazione alla presenza di persone e beni

RISCHIO SISMICO

3.2 Macro – zonazione e risposta sismica locale


Dalla macro – zonazione alla

risposta sismica locale

DIVERSI SCENARI DI RISPOSTA SISMICA LOCALE



RISPOSTA SISMICA LOCALE: FONDAMENTI TEORICI

Sottosuolo rigido con presenza di piano di

campagna orizzontale

Sottosuolo generico con presenza di piano di

campagna orizzontale



RISPOSTA SISMICA LOCALE: FONDAMENTI TEORICI

In funzione delle caratteristiche morfologiche e stratigrafiche dei depositi di

terreno e degli ammassi rocciosi superficiali e delle proprietà fisico –meccaniche dei materiali che li costituiscono, è possibile distinguere i seguenti:

EFFETTI

LOCALI DI SITO



RISPOSTA SISMICA LOCALE: UN ESEMPIO «FAMOSO»

Il terremoto di Umbria e Marche del 1997: il caso di Cesi (TR)



RISPOSTA SISMICA LOCALE: UN ESEMPIO «FAMOSO»

Danni corrispondenti al IX della scala MCS

CESI BASSADanni corrispondenti al VII della scala MCS

CESI VILLA

Le costruzioni si trovano alla distanza di qualche centinaio di

metri, pertanto non presentano differenze di vulnerabilità tali

da giustificare differenze di due gradi di intensità evidenziate

Valutazione della sicurezza e conoscenza

del costruito (cap. 8 NTC)

Aspetto di estrema importanza nella Valutazione nella Sicurezza è distinguere la progettazione

degli interventi, che potranno essere pensati in termini di condizioni ultime (SLU) e/o in

condizioni di esercizio (SLE/SLS).

L’incremento del livello di sicurezza si persegue operando sulla concezione strutturale

globale con interventi anche locali.

Alcune condizioni nelle quali sarà

sempre necessaria la Valutazione

della Sicurezza secondo il Cap. 8

delle Norme Tecniche delle

Costruzioni (N.T.C. 2008) del 2008.

3.3 Valutazione della sicurezza e categorie di intervento


Per gli edifici esistenti verifiche

nei confronti dei soli SLU (SLV

– SLC), tranne edifici in classe IV

Classificazione degli Interventi

1. Interventi di ADEGUAMENTO

2. Interventi di MIGLIORAMENTO

3. Interventi di RIPARAZIONE O LOCALI



Verifiche del livello di sicurezza nei

confronti delle azioni sismicheƺE = a,max sopportabile/a,max nuova costruzione

Verifiche nei confronti della restrizione

sull’uso (sull’i – esima porzione di edificio)ƺV,i = q,max sopportabile/q,max nuova costruzione

Necessario

collaudo statico

Interventi di Adeguamento



Interventi di Adeguamento



ƺE = a,max sopportabile/a,max nuova costruzione

= 1.0 in tutti i casi

≥ 0.8 nel caso di incremento del 10%

Interventi di Miglioramento

Tutti gli interventi finalizzati ad accrescere il livello di sicurezza



ƺE = a,max sopportabile/a,max nuova costruzione

≥ 0.4 classe IV

≥ 0.1 classe III e II

Quelli che riguardano singole parti e/o elementi della struttura, in particolare hanno le

seguenti finalità:

� Ripristino delle caratteristiche iniziali di parti e/o elementi danneggiati;

� Migliorare RESISTENZE e/o DUTTILITA’ di elementi e parti anche non

danneggiati;

� Impedire MECCANISMI LOCALI DI COLLASSO;

� Modificare un elemento o porzione limitata della struttura.

Interventi di riparazione e/o locali



Necessario in ogni caso produrre una relazione

che dovrà documentare le carenze strutturali

riscontrate, risolte e/o persistenti ed indicare

eventuali limitazioni all’uso della costruzione per le

singole parti interessate.

Valutazione anche dell’incremento del livello di

sicurezza locale.

3.4 Analisi Storico – Critica e Livelli di Conoscenza


Analisi storico – critica dell’edificio

Opportuno svolgere delle considerazioni sullo sviluppo storico dell’edificio isolato e/o

del quartiere nel quale l’edificio si trova.

� Testi specialistici

� Acquisire informazioni sugli aspetti urbanistici e storici

� Quanti terremoti ha già subito l’edificio in questione

� Modifiche e rimaneggiamenti subiti nel corso del tempo



Rilievo geometrico – strutturale

Opportuno svolgere il rilievo delle geometria complessiva, sia dello

costruzione che degli elementi costruttivi

Rilevare i dissesti, quadri fessurativi e meccanismi di danno

Caratterizzazione meccanica dei materiali

Acquisire adeguata conoscenza delle caratteristiche dei materiali e

del loro degrado mediante documentazione già disponibile (anche se

non esaustivo, riferirsi alle norme di costruzione dell’epoca

dell’edificio)

Verifiche visive ed indagini in situ



Livelli di conoscenza e fattori di confidenza

Dalle operazioni e fasi conoscitive dell’edificio saranno individuati dei «livelli di

conoscenza» ai quali vengono correlati dei «fattori di confidenza» da

impiegarsi nelle verifiche di sicurezza

Si distinguono tre differenti livelli di conoscenza (in termini di GEOMETRIA,

DETTAGLI COSTRUTTIVI E PROPRIETA’ DEI MATERIALI)

• LC1 (conoscenza limitata)

• LC2 (conoscenza adeguata)

• LC3 (conoscenza accurata)

• FC = 1.35 (LC1)

• FC = 1.20 (LC2)

• FC = 1.00 (LC3)

INFORMAZIONE CRESCENTE

Fattori di confidenza impiegati per il

calcolo dei parametri meccanici dei

materiali e verifiche di sicurezza



Edifici in muratura



Edifici in C. A.

Per gli edifici esistenti in C. A.

fd = fm/(FC*gm) per verifiche fragili

fd = fm/FC per verifiche duttili

fd = valore di progetto

fm = valore medio di resistenza

gm = coefficiente di sicurezza

Consolidamento

strutturale delle

partizioni orizzontali

PRESTAZIONI ANTISISMICHE

4.1 Perché consolidare i solai esistenti

4 Consolidamento strutturale delle partizioni orizzontali

Un solaio può essere considerato come

diaframma rigido se soddisfa le seguenti

caratteristiche come da N. T. C. 2008:

• In latero – cemento con soletta superiore in

calcestruzzo armato (spessore minimo 40

mm);

• In struttura mista, con soletta in calcestruzzo

armato (spessore minimo 50 mm) collegata

agli elementi strutturali in acciaio o in legno

da connettori a taglio opportunamente

dimensionati.

Diaframma rigido



A – il solaio è rigido e in grado di ripartire le azioni orizzontali fra i muri di controvento (supposti qui uguali)

B – il solaio non è sufficientemente rigido e ripartisce le azioni orizzontali fra i muri di controvento in modo non congruente (supposti qui uguali)

AUMENTO DELLA PORTATA DEI SOLAI



Cambio

destinazione

d’uso

Solai di copertura

e sottotetti

MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO FLESSIONALE

(CONTROLLO DEFORMAZIONI E VIBRAZIONI)



MIGLIORAMENTO DEGLI ASPETTI DI COMFORT ABITATIVO

4.2 Tecnica della sezione composta: soletta collaborante


L’utilizzo di calcestruzzi strutturali

leggeri per la realizzazione della

soletta collaborante e di massetti e

sottofondi leggeri per gli strati

complementari, permette risparmi di

peso fino al 40%

Un ridotto carico permanente

strutturale consente di disporre di

maggiori carichi utili, in questo caso

pari a 80 kg/m2, a tutto favore di un

aumento dei carichi permanenti

portati o accidentali di esercizio

altrimenti non possibile

4.3 Il vantaggio del consolidamento leggero


Soluzione leggera. Soluzione tradizionale.

140 ton 250 ton

Esempio:

� Edificio di 4 piani, 300 m2/piano.

� Massetto: sp. 5 cm.

� Calcestruzzo (consolidamento): sp. 5 cm.

Vantaggi soluzione leggera:

� Carichi inferiori sulle fondazioni

e sulle murature perimetrali.

� Migliore comportamento del solaio

in fase di getto (fondamentale in

assenza di sostegno).

� Contenimento dei carichi

permanenti, determinante per

evitare il progetto dell’intero

edificio e collaudo finale.

-110 ton

(-43%)



• Murature spesso frutto di varie operazioni di rimaneggiamento e cuci e scuci,

che contengono vuoti, canne fumarie, ecc.

• Strutture fondali con ridotta superficie di appoggio



Solai in legno, acciaio e latero – cemento

CONNESSIONE MECCANICA

4.4 Tipologie di connessioni meccaniche






La particolare conformazione a cuneo del

prisma di base del connettore centro storico

permette di disporre di un’ampia superficie

verticale di contatto tra connettore e

calcestruzzo, che permette un’ottimale

trasmissione delle azioni di taglio.

Innovazione tecnica sostanziale rispetto ai

sistemi a piolo o a barre piegate



legno / cls

acciaio / cls

NTC2008: rinvio a EC

EC 5: appendice B dedicata alle travi giuntate

meccanicamente (teoria di Möhler)

EC 2: per cls, sezione 11 per cls leggeri

NTC2008: capitolo 4.3 per strutture composite, ampia

trattazione (come da EC4)

EC 4: tutto dedicato


cls / cls

connessione

meccanica

non c’è normativa strutturale specifica per l’unione




QUADRO NORMATIVO PER IL RINFORZO DI

SOLAI ESISTENTI – SEZIONI COMPOSTE

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