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Anna Marzo, PhD
Ingegnere Strutturista, Ricercatrice
Interventi sugli edifici esistenti
Bologna, 7 marzo 2018
Corsi di formazione e aggiornamento
professionale per Energy Manager e
esperti in gestione dell’energia
CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI (8.4 NTC-2018)
2
Interventi di riparazione o locali
• Intervento: elementi isolati, singole parti e/o elementi della struttura, porzioni
limitate della costruzione (aumento della sicurezza)
• Progetto e valutazione sicurezza: solo su parti interessate, documentando che gli
interventi:
non producono modifiche al comportamento delle altre parti e globale
comportano un miglioramento della sicurezza
Interventi di miglioramento
• Intervento: aumento sicurezza strutturale (anche se < livello nuove costruzione )
• Progetto e valutazione sicurezza: estesi alle parti interessate da modifiche di
comportamento e alla struttura nel suo insieme
Interventi di adeguamento
• Intervento: aumento sicurezza strutturale fino a raggiungere le prestazioni di 8.4.3
• Progetto e valutazione sicurezza: estesi a tutta la struttura, oltre che alle parti
interessate da modifiche anche se limitate rispetto al complesso strutturale
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI (8.4 NTC-2018)
3 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Adeguamento obbligatorio in caso di (8.4.3):
a) Sopraelevazione (sono esclusi i casi in cui si realizzano cordoli sommitali)
b) Ampliamento mediante opere strutturalmente connesse alla costruzione
c) Variazioni di destinazione d’uso che comportino incrementi dei carichi
globali verticali in fondazione superiori al 10% (valutati secondo la
combinazione caratteristica rara impiegata per gli SLE reversibili (eq. 2.5.2
del § 2.5.3, includendo i soli carichi gravitazionali (resta comunque fermo l’obbligo di procedere alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della struttura, anche se interessano
porzioni limitate della costruzione).
d) Trasformazione mediante un insieme sistematico di opere che porti ad un
organismo edilizio diverso dal precedente; nel caso degli edifici, effettuare
interventi strutturali che trasformano il sistema strutturale mediante l’impiego
di nuovi elementi verticali portanti su cui grava almeno il 50% dei carichi
gravitazionali complessivi riferiti ai singoli piani
e) Modifiche di classe d’uso che conducano a costruzioni di classe III ad uso
scolastico o di classe IV.
CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI (8.4 NTC-2018)
4
N.B.
• Per i beni di interesse culturale ricadenti in zone dichiarate a rischio sismico, è in
ogni caso possibile limitarsi ad interventi di miglioramento effettuando la relativa
valutazione della sicurezza (ai sensi del comma 4 dell’art. 29 del D.L. 22 gennaio 2004, n. 42
“Codice dei beni culturali e del paesaggio)
• Per le costruzioni di valenza storico-artistica, anche se non vincolate, è
disponibile anche la “Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri, 09.02.2011,
Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio
culturale
• Adeguamento e miglioramento devono essere sottoposti a collaudo statico
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
IL PROGETTO D’INTERVENTO (8.7.5 NTC-2018)
5 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Il progetto dell’intervento di adeguamento o miglioramento sismico deve
comprendere (per tutte le tipologie costruttive)
• Verifica della struttura prima dell’intervento con identificazione di
carenze
livello di azione sismica relativo allo SLU (e SLE se richiesto)
• Scelta motivata del tipo di intervento
• Scelta delle tecniche e/o dei materiali
• Dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali
aggiuntivi
• Analisi strutturale con le caratteristiche della struttura post-intervento
• Verifica della struttura post-intervento con
determinazione del livello di azione sismica per la quale viene raggiunto lo
SLU (e SLE se richiesto)
STRATEGIE DI INTERVENTI PER IL MIGLIORAMENTO E
L’ADEGUAMENTO SISMICO DELLE STRUTTURE ESISTENTI
6 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: Isolamento Sismico
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI
AUMENTO DELLE CAPACITÀ DISSIPATIVE DELLA STRUTTURA
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Interfaccia d’isolamento
superficie di separazione sulla quale è attivo il
sistema d’isolamento
Sottostruttura
parte della struttura sotto il sistema
d’isolamento (incluse le fondazioni);
Sovrastruttura
parte della struttura isolata, ossia posta al di
sopra dell’interfaccia d’isolamento
REQUISITI GENERALI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
8 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Tempio Diana, Efeso
Tempio di
Heraion,
Samo
Una delle sette meraviglie del mondo antico
realizzato nel VI secolo a.C., è fondata su un sottile
strato paludoso dal quale era separato tramite uno
strato di argilla mista a carbone e cenere (Plinio il
Vecchio nella sua Naturalis Historia, I secolo d.C.)
Fondato su un sottile e continuo strato di ghiaia a sua volta
poggiante su uno di sabbia di spessore maggiore. Tecnica attribuita
a Theodoros di Samo (VI secolo a.C.)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
9 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Mura di Troia
Tempio Dorico, Paestum
Poggiano su un compatto “cushion of earth”, come
definito dallo scopritore Blegen, che separa la
fondazione dal suolo rigido
Ha uno strato di sabbia tra le fondazioni e il suolo rigido
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
10 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Giunto asismico (Stevenson, 1868)
Il primo moderno sistema di isolamento: sfere in nicchie per proteggere il sistema di
illuminazione in Giappone
Carpani B., Base isolation from a historical perspective, 16WCEE
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
11 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Touaillon (1870)
• Primo brevetto per un sistema di
isolamento
• Rulli in apposite nicchie sferiche tra
sovrastruttura e fondazione
• Ritorno alla posizione iniziale garantito
dalla geometria ellittica del sistema di
alloggiamento
I PRIMI BREVETTI
Calantarientes (1909)
• strato di talco
• spostamenti grandi ma accelerazioni molto
ridotte
• dispositivi che consentivano grandi
spostamenti delle condotte (gas)
• dispositivi per assicurarne la rigidezza per
azioni sismiche modeste e vento
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
12 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
LE PRIME APPLICAZIONI: Isolatori elastomerici
SCUOLA PESTALOZZI (SKOPJE, 1965) - Johann Heinrich Pestalozzi
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
13 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
LE PRIME APPLICAZIONI
SCUOLA PESTALOZZI (SKOPJE, 1965) - Johann Heinrich Pestalozzi
LDRB originario
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
14 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI MODERNI: HDRB
• Elevata rigidezza in direzione
verticale
• Maggiori capacità di ricentraggio
della struttura in seguito a un
sisma
• Minore rigidezza che permette di
avere un periodo proprio della
struttura isolata maggiore
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
15 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
IMPIANTI A RISCHIO DI INCIDENTE RILEVANTE : Impianti nucleari
• adozione di sistemi di protezione sismica di massima sicurezza e affidabilità
• possibilità di utilizzare lo stesso progetto per siti a diversa sismicità
Electricite-de-France, 1978: inizio costruzione a Cruas primo impianto nucleare con
isolamento sismico (PWR, potenza tot. = 3600 Mwe, in funzione nel 1984): ag=0.3g
• Progetto standard di altri impianti realizzati in precedenza con ag=0.2g
PRIMA APPLICAZIONE (anni ‘70) DI ISOLATORI MODERNI HDRB
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO (7.10 NTC-2018)
16 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Spettro di risposta elastico = massima accelerazione Se nella struttura in funzione del suo
periodo fondamentale di vibrazione T
• Aumentare notevolmente il periodo
proprio, riducendo così l’accelerazione
spettrale e quindi le forze sismiche
(aumentando la flessibilità tramite
l’inserimento di isolatori sismici fra le
fondazioni e la sovrastruttura);
• Limitare la massima forza orizzontale
trasmessa;
• Eventuale aumento dello smorzamento
mediante l’inserimento di elementi
dissipatori di energia
• Una appropriata combinazione delle
suddette azioni
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
17 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Disaccoppiamento tra moto della struttura e del terreno
È possibile progettare in campo elastico ►Zero Earthquake Damage Buildings
Riduzione azioni
sismiche Se,is/Se,bf < 0.20
Aumento
spostamento
alla base SDe > 0.20 m
Se (accelerazione) SDe (spostamento)
T Tbf Tis
Spettro di risposta elastico = massima accelerazione Se nella struttura in funzione del suo
periodo fondamentale di vibrazione T
Tbf = 0 ÷ 1 sec Tis ≥ 2 sec
Acc. al
suolo
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
18 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
A Z I O N E S I S M I C A
DcDi
AcAi
SiSc
Fc1
Fc2Fi2
Fi1
EdificioConvenzionale
Edificio conIsolamento alla base
Fc2 >> Fc1
Ac >> AiFc >> FiDc >> DiSc >> Si Fi2 Fi1
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
19 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
I dispositivi di isolamento ed eventualmente di dissipazione espletano
una o più delle seguenti funzioni:
• Sostegno dei carichi verticali (elevata rigidezza in direzione verticale e
bassa rigidezza o resistenza in direzione orizzontale, grandi
spostamenti);
• dissipazione di energia con meccanismi isteretici o viscosi;
• Ricentraggio del sistema;
• Vincolo laterale con adeguata rigidezza, sotto i carichi non sismici
La sovrastruttura e la sottostruttura devono rimanere in campo
sostanzialmente elastico. Pertanto la struttura può essere progettata, per quanto riguarda i particolari costruttivi, con
riferimento a costruzioni caratterizzate da agS ≤ 0,075g, allo SLV, con deroga al punto
7.4.6 «Dettagli costruttivi per le strutture a comportamento dissipativo» e 7.9.6 «Dettagli
costruttivi per elementi di calcestruzzo armato»
REQUISITI GENERALI (7.10.2 NTC – 2018)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
20 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
• L’abbattimento delle forze d’inerzia, e quindi delle sollecitazioni, prodotte
dal sisma sulla struttura, tale da evitare il danneggiamento degli elementi
strutturali (travi, pilastri, etc.) anche sotto terremoti violenti;
• Una drastica riduzione degli spostamenti d’interpiano, tale da ridurre
notevolmente o eliminare del tutto il danno agli elementi non strutturali
(tamponature, tramezzi, etc.) e garantire la piena funzionalità
dell’edificio, anche a seguito di un terremoto violento;
• Un’elevata protezione del contenuto strutturale;
• Una percezione molto minore delle scosse sismiche da parte degli
occupanti.
• Tutto ciò sta a significare una notevole riduzione o addirittura un totale
azzeramento dei costi di riparazione dell’edificio a seguito di un evento
sismico, anche di elevata intensità.
I VANTAGGI PRINCIPALI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
21 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CONDITIO SINE QUA NON
Terreno non molto soffice: non deve amplificare componenti con TTis
La sovrastruttura deve avere rigidezza tale da non amplificare le azioni trasmesse
attraverso il sistema di isolamento: Tbf
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
22 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CONDITIO SINE QUA NON
In alternativa si possono utilizzare sistemi di dissipazione dell’energia
Giunti laterali realizzabili: per consentire gli spostamenti dovuti al sistema di
isolamento e rispettare la compatibilità con strutture adiacenti
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
23 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
IMPIANTI
7.10.6.1 - Le eventuali connessioni, strutturali e non, particolarmente quelle
degli impianti, fra la struttura isolata e il terreno o le parti di strutture non
isolate, devono assorbire gli spostamenti relativi corrispondenti allo SLD
senza subire alcun danno o limitazione d’uso
7.10.6.2.2 - In tutte le costruzioni, le connessioni del gas e di altri impianti
pericolosi che attraversano i giunti di separazione devono essere progettate
per consentire gli spostamenti relativi della sovrastruttura isolata, con lo
stesso livello di sicurezza adottato per il progetto del sistema d’isolamento
7.10.6.2.1 - Nelle costruzioni di classe d’uso IV, le eventuali connessioni,
strutturali e non strutturali, particolarmente quelle degli impianti, fra la
struttura isolata e il terreno o le parti di strutture non isolate devono assorbire
gli spostamenti relativi previsti dal calcolo senza danni
24 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CONTROVENTI NON DISSIPATIVI
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI : SISTEMI DI RINFORZO METALLICI
ICOMET Costruzioni Metalliche S.r.l.
https://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=2ahUKEwjkgNjkmNPZAhXC2aQKHeEFBYUQjRx6BAgAEAY&url=https://www.ingenio-web.it/3880-analisi-dellefficacia-di-controventi-sismici-realizzati-con-funi-in-acciaio&psig=AOvVaw2fJroGH9ff2fbIDYA3yPs7&ust=1520270951010601
25 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CONTROVENTI DISSIPATIVI
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI : SISTEMI DI RINFORZO METALLICI
26 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI : SISTEMI DI RINFORZO METALLICI
CONTROVENTI DISSIPATIVI
27 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
PARETI A TAGLIO DISSIPATIVE E NON DISSIPATIVE (Acciaio o alluminio)
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI : SISTEMI DI RINFORZO METALLICI
s = 0.7 ÷ 1,5 mm
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI : TECNOLOGIE AVANZATE PER IL C.A.
28 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI : TECNOLOGIE AVANZATE PER IL C.A.
29 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CONFRONTO NUMERICO-SPERIMENTALESPERIMENTALE
Modulo 2 – Controventi a stabilità impedita (BRB)
Modulo 4 – Controventi eccentrici (EB)
Modulo 3 – Rinforzo con fibre di carbonio (C-FRP)
Modulo 5 – Controventi con leghe a memoria di forma (SMA)
Modulo 1 – Isolamento alla base
Modulo 6– Pareti a taglio metallici (alluminio e acciaio)
INCREMENTO DELLA RESISTENZA E DELLA RIGIDEZZA
STRUTTURALI : TECNOLOGIE AVANZATE PER IL C.A.
CONFRONTO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
31
LE TAMPONATURE NELLA PROGETTAZIONE ANTISMICA
Sotto l’effetto dei carichi sismici, le tamponature possono inoltre interagire
negativamente con i telai, danneggiando gli elementi resistenti verticali, o
subire fenomeni di ribaltamento e quindi caduta
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
32
LE TAMPONATURE NELLA PROGETTAZIONE ANTISMICA
Oltre ad essere posizionate in modo tale da rispettare le caratteristiche di
regolarità in pianta e in altezza delle costruzioni, le tamponature devono
essere verificate per l’azione sismica, corrispondente a ciascuno degli stati
limite considerati, calcolata come:
𝐹𝑎 =𝑆𝑎𝑊𝑎
𝑞𝑎
𝑆𝑎 = 𝛼 ∙ 𝑆 ∙3 ∙ 1 + 𝑍/𝐻
1 + 1 −𝑇𝑎𝑇1
2 − 0,5
Peso dell’elemento
Fattore di struttura
Accelerazione massima
Al fine di contenere le lesioni negli elementi non strutturali che possono
rendere l’edificio temporaneamente inagibile, la Norma pone inoltre dei limiti
per gli spostamenti di interpiano della struttura allo stato limite di danno.
dr < 0,005 h dr ≤ drp ≤ 0,01 h
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE
33
LE TAMPONATURE NELLA PROGETTAZIONE ANTISMICA
Le Circolare 617/2009 al punto C7.3.6.3 precisa infine che
La prestazione consistente nell’evitare collassi fragili e prematuri e la
possibile espulsione sotto l’azione della Fa delle tamponature si può
ritenere conseguita con l’inserimento di leggere reti da intonaco sui
due lati della muratura, collegate tra loro e alle strutture circostanti a
distanza non superiore a 500mm sia in direzione orizzontale sia in
direzione verticale, ovvero con l’inserimento di elementi di armatura
orizzontale nei letti di malta, a distanza non superiore a 500mm.
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE
34
1) Realizzazione di una tamponatura antisismica
2) Realizzazione di una tamponatura termoisolante
Richieste prestazionali attuali
Sistema integrato
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE
35
IL FUSTO DELLA CANAPA E I SUOI IMPIEGNI
Il fusto della canapa è costituito da una parte legnosa
interna (canapulo) e da una parte fibrosa esterna
(tiglio).
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE: Soluzione integrata
36
L’IMPIEGO DEL CANAPULO
Il canapulo miscelato alla calce consente di ottenere un materiale biocomposito
con applicazioni differenti in edilizia in base alla tipologia dei componenti e alla
loro proporzione.
- MATTONI, BLOCCHI, PANNELLI
- CAPPOTTI ISOLANTI
- MASSETTI
- ecc
Proprietà:
- Isolamento termico/acustico
- Salubrità degli ambienti
- Sequestro di carbonio
- Resistenza al fuoco
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE: Soluzione integrata
37
L’IMPIEGO DELLE FIBRE
La parte fibrosa esterna ha la
caratteristica di possedere
notevole resistenza a trazione
In epoca medioevale i Veneziani
utilizzavano la fibra di canapa
per realizzare corde e vele
destinate alla marineria velica
mentre, nei secoli successivi, le
corde in canapa erano
largamente impiegate per
sollevare pesi.
L'innalzamento dell'obelisco Vaticano in
un'incisione settecentesca
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE: Soluzione integrata
38
UNA SOLUZIONE PER CONIUGARE EFFICIENZA E SICUREZZA
Le corde:
- Sono arrangiate su due piani cordati che insieme costituiscono il sistema base;
- Si oppongono al ribaltamento fuori piano della parete di tamponatura;
Il sistema base può essere combinato con uno o più pannelli cui è demandata la funzione termoisolante.
Il sistema brevettato da ENEA integra in un kit componibile le funzioni antisismica e termoisolante,
delegandole ad elementi diversi (corde e pannelli) entrambi originati dal fusto della canapa.
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE: Soluzione integrata
39
UNA SOLUZIONE PER CONIUGARE EFFICIENZA E SICUREZZA
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE: Soluzione integrata
40
UNA SOLUZIONE PER CONIUGARE EFFICIENZA E SICUREZZA
Il sistema sfrutta la resistenza a trazione delle corde il cui elevato valore,
storicamente riconosciuto, è stato confermato svolgendo delle indagini
sperimentali presso i Laboratori ENEA di Faenza
• Lunghezza campione 220mm
• Diametro complessivo 3mm
(composto da tre fili avvolti)
Curva forza-spostamento
Rottura primo filo
Rottura secondo filo
Rottura terzo filo
• Modulo di Young E = 2213 MPa
• Forza di trazione a rottura Fu = 540 N
• Deformazione ultima eu = 0,035
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE: Soluzione integrata
41
UNA SOLUZIONE PER CONIUGARE EFFICIENZA E SICUREZZA
Al sistema base è delegata la funzione antisismica di contenimento della tamponatura
mentre il trasferimento dell’azione ribaltante dalla parete alla parte strutturale è garantito da
connessioni meccaniche con montaggio a secco
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO SISMICO E
TERMOACUSTICO DELLE TAMPONATURE: Soluzione integrata
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO
42 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLAMENTO SISMICO
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
43 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
TIPOLOGIE DI ISOLATORI ELASTOMERICI
Esistono sostanzialmente tre tipi di isolatori elastomerici attualmente in
commercio, classificabili in relazione alle caratteristiche dissipative
dell’elastomero e all’eventuale presenza di inserti:
• 1. in gomma armata a basso smorzamento:
o Comportamento meccanico sostanzialmente elastico ;
o Rapporto di smorzamento molto basso, dell’ordine del 2 – 4%;
o Semplici da realizzare e da modellare, il loro comportamento meccanico risulta
sostanzialmente indipendente dalla frequenza di oscillazione, poco sensibile alla
temperatura.
o Richiedono, generalmente, opportuni dispositivi ausiliari, per incrementarne la
capacità dissipativa sotto sisma ed evitare movimenti eccessivi della struttura per
effetto delle azioni orizzontali di esercizio
• 2. in gomma armata ad elevato smorzamento;
• 3. in gomma armata con nucleo in piombo o altro materiale dissipativo.
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
44 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI ELASTOMERICI ARMATI AD ELEVATO SMORZAMENTO (HDRB)
• Rigidezza = Fmax / dmax varia col ciclo di carico
• Energia dissipata area ciclo, varia col ciclo di
carico
• Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente ξ
(Wd=energia dissipata in un ciclo completo di carico)
• Carico verticale massimo V in presenza di azioni
sismiche in corrispondenza di dE
Convenzionalmente si definiscono:
• Rigidezza equivalente Ke (riferito a d = dE)
F (kN)
d (mm)
Curve Forza – Spost.
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
45 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI ELASTOMERICI ARMATI (HDRB): Componenti e dimensioni
(Area elastomero)
(Area singola piastra)
(Area laterale libera del
singolo elastomero)
(Spessore totale elastomeri)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
46 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI ELASTOMERICI ARMATI (HDRB): Comportamento e verifiche
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
47 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Mura di Troia
ISOLATORI ELASTOMERICI ARMATI (HDRB): Comportamento e verifiche
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
48 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI ELASTOMERICI GOMMA-PIMBO
Uno o più nuclei in piombo
▼
Smorzamento viscoso equiv. fino a
25-30%
Vantaggio:
Ridotti valori di spostamento
Svantaggi:
• Processo di produzione più
difficoltoso
• Minore capacità di ricentraggio
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
49 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Mura di Troia
TIPOLOGIE DI ISOLATORI A SCORRIMENTO
• Gli isolatori a scorrimento possono essere monodirezionali e
multidirezionali, consentendo spostamenti in una sola direzione e in tutte
le direzioni del piano orizzontale
• Gli isolatori unidirezionali hanno trovato applicazione nell’isolamento
sismico dei ponti, essendo questi caratterizzati da un comportamento
totalmente diverso nelle due direzioni e necessitando, generalmente, di un
sistema di isolamento efficace nella sola direzione longitudinale;
• Negli edifici si usano gli isolatori multidirezionali per ottenere un
comportamento isotropo nel piano orizzontale
• Questi ultimi sono costituiti da due o più dischi di diverso diametro che
scorrono l’uno sull’altro, le cui superfici sono realizzate con materiali
particolari che sviluppano una bassa resistenza d’attrito al contatto. Le
superfici di scorrimento possono essere piane o curve
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
50 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI A SCORRIMENTO CON SUPERFICI PIANE (SD)
• Appoggi acciaio-PTFE (politetrafluoroetilene) con bassi valori delle resistenze
per attrito
• = 6 ÷ 12% ► si riduce a 1 ÷ 2% mediante lubrificazione
• Coefficiente di attrito dinamico è funzione di:
oPressione di contatto (lineare)
oVelocità di scorrimento
o Temperatura
oUsura
• Carico portato è indipendente dallo spostamento
• Non hanno capacità ricentrante ► sono necessari:
o dispositivi ausiliari
o isolatori elastomerici
la sua valutazione è molto
incerta e viene trascurato, si
assume =0, ossia
spostamenti orizzontali liberi
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
51 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI A SCORRIMENTO CON SUPERFICI CURVE (CSS)
Incorpora senza ausilio di altri elementi:
• Funzione ricentrante: data dalla superficie curva
• Funzione dissipativa: superficie non lubrificata, attrito non ridotto
Deriva dal Friction Pendulum System (FPS), sviluppato in USA, utilizzando elementi a
scorrimento rivestiti da speciale tessuto
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
52 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI A SCORRIMENTO CON SUPERFICI CURVE (CSS): SINGOLO
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
53 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI A SCORRIMENTO CON SUPERFICI CURVE (CSS): DOPPIO
Con la stessa azione laterale si può
avere uno spostamento maggiore. Le
superfici potrebbero avere coefficiente di
attrito diverso
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
54 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI A SCORRIMENTO CON SUPERFICI CURVE (CSS): TRIPLO
E’ caratterizzato da due superfici concave esterne in acciaio, al cui interno è frapposto
un elemento articolato composto da due ulteriori superfici concave di minori dimensioni
(superfici 2 e 3), separate da un corpo cilindrico con sezioni terminali a curvatura
opposta.
Il vantaggio essenziale è quello di
sviluppare le proprie caratteristiche
isteretiche in modo tale da
controllare la risposta a diversi
“range” di eccitazione a cui può
essere sottoposto, permettendo agli
ingegneri di scegliere differenti
combinazioni di rigidezza e
smorzamento a differenti livelli di
eccitazione e raggiungere obiettivi
multipli di risposta che non
sarebbero stati possibili in passato.
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
55 INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI A SCORRIMENTO CON SUPERFICI CURVE (CSS): Rigidezza, Periodo,
Smorzamento
Eq. pendolo in movimento: equilibrio tra Forza d’inerzia e Forza di richiamo del peso:
x R
R
2R
Tg
k g
m R Pulsazione
Periodo
Indipendenti
dalla massa
mg
kR
Rigidezza:
Gli isolatori con superfici di scorrimento curve consentono di realizzare sistemi di
isolamento il cui periodo di oscillazione è indipendente dalla massa del manufatto
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
56
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
( 𝜇𝑑𝑖𝑛
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLATORI A SCORRIMENTO CON SUPERFICI CURVE (CSS): Modello lineare
equivalente
• L’attrito non deve essere eccessivo, altrimenti il sistema potrebbe non ricentrarsi ► 20%
• Attrito statico > attrito dinamico ► garantisce una rigidezza nei confronti dei carichi
statici e sismi di piccola entità
• Smorzamento funzione di: attrito dinamico e raggio R (e quindi del periodo T)
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
-6 -4 -2 0 2 4 6
F
d
F0
Fmax
Fmin
KeK
-F0
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MODELLAZIONE Coerentemente con i requisiti generali:
Sovrastruttura e Sottostruttura
• modellate come sistemi a comportamento
elastico lineare
Sistema di isolamento
• può essere modellato, in relazione alle sue
caratteristiche meccaniche, con:
comportamento visco-elastico lineare
o
legame costitutivo non lineare
• deformabilità verticale degli isolatori: messa
in conto se Kv / Kesi < 800
Kv = rigidezza verticale sistema isol.
Kesi = rigidezza equiv. orizzontale
sistema di isolamento
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MOVIMENTI INDESIDERATI E RICENTRAGGIO
Minimizzare le differenze di comportamento degli isolatori
• tensioni di compressione per quanto possibile uniformi
Evitare o limitare azioni di trazione negli isolatori
• Carico verticale V ≥ 0
a tal fine si può agire sugli interassi della maglia strutturale
• Se dall’analisi V
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISPEZIONABILITA’ E RIGIDEZZA
Alloggiamento dispositivi e collegamento alla struttura:
assicurarne l’accesso rendere i dispositivi stessi ispezionabili e sostituibili
Strutture piano di posa isolatori e piano su cui appoggia la sovrastruttura:
devono avere un comportamento rigido nel piano suddetto:
• Diaframma rigido, sia sopra che sotto il sistema di isolamento
• Limitazione dello spostamento orizzontale degli elementi verticali in
condizioni sismiche: < 1/20dello spostamento relativo del SI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
PROTEZIONE DAL FUOCO
Strutture piano di posa isolatori e piano su cui appoggia la sovrastruttura:
devono avere un comportamento rigido nel piano suddetto:
diaframma rigido, sia sopra che sotto il sistema di isolamento
elementi verticali il cui spostamento orizzontale in condizioni
sismiche < 1/20 dello spostamento relativo del SI
In alternativa, occorre prevedere dispositivi che, in caso di distruzione
degli isolatori, siano idonei a trasferire il carico verticale alla sottostruttura
San Francisco Emergency Management Center
(M=8.3)
Ove necessario, gli isolatori dovranno essere protetti da possibili effetti
derivanti da attacchi del fuoco, chimici o biologici
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
GIUNTI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
IMPIANTI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
COLLAUDO IN CORSO D’OPERA
Controllo di:
• Posa in opera dei dispositivi, nel rispetto di:
posizione orizzontale
tolleranze
modalità di posa prescritte dal progetto
• Giunti
completa separazione tra sovrastruttura e sottostruttura e tra sovrastruttura e
altre strutture adiacenti, con il rigoroso rispetto delle distanze di separazione
(gap) previste in progetto,
corretta installazione delle protezioni dei giunti strutturali
• Elementi di interfaccia flessibili per le tubazioni (gas e acqua)
Eventuale esecuzione di:
• prove per la caratterizzazione dinamica del sistema di isolamento atte a
verificare, nei riguardi di azioni di tipo sismico, che le caratteristiche della
costruzione corrispondano a quelle attese
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
MONITORAGGIO
Input al bedrock
• almeno una terna accelerometrica in profondità in prossimità dell’edificio
Input in superficie
• almeno una terna accelerometrica in superficie in prossimità dell’edificio
Input in fondazione
• almeno una terna accelerometrica sull’estradosso della fondazione
Risposta della struttura
• almeno 4 accelerometri al primo impalcato
• 4 in sommità (se gli impalcati sono infinitamente rigidi)
• eventuali altri accelerometri ai piani intermedi
Comportamento degli isolatori
• sensori di spostamento relativo nelle due direzioni per un significativo numero di
dispositivi di isolamento
Monitoraggio delle parti non strutturali
• al fine di verificare l'assenza di amplificazioni locali
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
ISOLAMENTO SISMICO:
ALCUNE APPLICAZIONI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
INSERIMENTO IN EDIFICI ESISTENTI: EDIFICI IN C.A.
Per inserire il sistema di isolamento sismico negli edifici in cemento
armato, ci sono principalmente due tipi di intervento:
T1) Tagliare ed una porzione delle colonne (e delle pareti, se presenti) e
successivamente inserire gli isolatori; la soluzione migliore, quando
possibile, è inserire i dispositivi nella parte superiore delle colonne
del piano più basso (il piano sotterraneo, se presente);
T2) Inserire i dispositivi tra le fondazioni esistenti e le nuove sotto-
fondazioni, che devono essere costruite appositamente; a volte,
essendo la fondazione esistente non affidabile, dovrebbero essere
costruiti ex-novo entrambi i livelli
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
T1) Adeguamento sismico: Centro Polifinzionale Rione Traiano, Soccavo, Napoli
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
T1) Adeguamento sismico: Centro Polifinzionale Rione Traiano, Soccavo, Napoli
Il Centro Multifunzionale di Rione Traiano a Napoli è tra le prime applicazioni della
tecnica T1.
• Era stato costruito prima del terremoto Campano-Lucano del 1980, quando l'area
non era classificata come sismica, ma era rimasto incompleto.
• Ha una forma abbastanza asimmetrica.
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
T1) Adeguamento sismico: Centro Polifinzionale Rione Traiano, Soccavo, Napoli
Intervento di adeguamento alla classificazione sismica vigente (completamento nel
2005)
Lavorazioni:
• Realizzazione di una struttura in acciaio al di sopra delle fondazioni e
dell’interfaccia d’isolamento
by ALGA
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
T1) Adeguamento sismico: Centro Polifinzionale Rione Traiano, Soccavo, Napoli
Costo intervento = 80 € / m2.
• Taglio della porzione di pilastro con filo diamantato per inserimento isolatori
• Posa in opera di 630 HDRB nei pilastri e nelle pareti esterne
by ALGA
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
T1) Edifici di via Tigli a Pianola (AQ)
by ALGA
• Edificio composto da 3 blocchi separati, ultimati appena prima del terremoto
dell’Aquila del 2009
• Avevano subito danni alle parti non strutturali
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
T1) Edifici di via Tigli a Pianola (AQ): Caratterizzazione dinamica
by ALGA
Sismometri Sistema di
acquisizione
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
T1) Edifici di via Tigli a Pianola (AQ): Posizionamento dispositivi
by ALGA
• I 3 blocchi sono stati collegati al
primo piano e gli isolatori sono stati
inseriti in testa ai pilastri del piano
• Unica piattaforma di base con 26
HDRB (Ke=744 N/mm) e 55 SD
• T= 2.96 s, d2=300 mm, V=1000 kN
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
T1) Edifici di via Tigli a Pianola (AQ): Posizionamento dispositivi
by ALGA
By FIP Industriale
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
T1) Edifici di via Tigli a Pianola (AQ): Posizionamento dispositivi
Le ispezioni condotte in seguito alle sequenze sismiche Agosto-Ottobre 2016
nel Centro Italia hanno dimostrato che il complesso edilizio ha avuto un
comportamento ottimale
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
COMPORTAMENTO IN CASO DI SISMA
Terremoto Lu-Shan Cina, (MW = 7.0) DEL 20 Aprile 2013 PGA = 0.4-0.6 g
Ospedale della contea (7 piani oltre il piano terra e le fondazioni):
2 edifici con fondazioni convenzionali;
1 edificio isolato alla base
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
COMPORTAMENTO IN CASO DI SISMA
Lushan earthquake (Mw = 7.0), 2013, China
I 2 edifici non isolati: inutilizzabili L’edifici isolato: perfettamente funzionante
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
T2)EDIFICI DI VIA LATINI A FABRIANO (danni da sisma MARCHE-UMBRIA 1997/98)
La prima applicazione in Europa occidentale
Progetto: G. Mancinelli
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
• Fondazioni esistenti: plinti su due pali
• Nuove fondazioni: plinti sotto quelli esistenti;
• Dispositivi di isolamento: inseriti tra il nuovo e il vecchio plinto;
• Posa in opera degli isolatori
• Taglio dei pali nella fascia di alloggiamento degli isolatori
T2)EDIFICI DI VIA LATINI A FABRIANO (danni da sisma MARCHE-UMBRIA 1997-98)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Fondazioni esistenti: plinti su 2 pali Plinti esistenti rinforzati e nuovi plinti
Messa in opera dell’isolatore (con martinetti
piatti a perdere iniettati con resina epossidica) Taglio dei pali e separazione delle due parti
T2)EDIFICI DI VIA LATINI A FABRIANO (danni da sisma MARCHE-UMBRIA 1997-98)
L’edificio è stato soggetto alla sequenza sismica 2016-2017 nell'Italia centrale e non ha
subito alcun danno, contrariamente ad altri edifici convenzionali
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICI IN MURATURA ED EDIFICI STORICI
Essendo progettate senza tener conto del sisma sono:
• Vulnerabili anche nei confronti di eventi di bassa intensità;
• Sono spesso caratterizzate da:
Irregolarità sia in pianta che in elevazione
Carenze di collegamento tra I paramenti murari
Solai deformabili
Fondazioni superficiali
La riabilitazione strutturale di edifici storici è molto delicata in quanto:
E’ richiesto un elevato livello di sicurezza per la presenza di turisti;
Devono essere preservate le caratteristiche oridinali del monumento
per conservarne l’identità ed il valore storico
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICI IN MURATURA ED EDIFICI STORICI
Le tecniche tradizionali non sempre sono adeguate in quanto:
• Sono basate su interventi che garantiscano l’incremento di resistenza e
duttilità;
• Spesso sono irreversibili;
• Utilizzano materiali differenti e spesso incompatibili con quelli originali;
• Determinano la modifica della concezione strutturale originale;
• In caso di eventi sismici di elevata intensità possono al più evitare il
collasso, ma no riescono ad evitare gravi danni alle parti strutturali e
non
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICI IN MURATURA ED EDIFICI STORICI
L'uso dell'isolamento alla base negli edifici in muratura è concettualmente scorretto:
le pareti in muratura trasferiscono carichi alle fondazioni lungo tutte le superfici di
contatto, mentre gli isolatori concentrano i carichi solo in alcuni punti, la cui scelta è
una questione fondamentale
Ogni parete in muratura tra due
aperture dovrebbe trasferire una
forza verticale, una forza
orizzontale e un momento flettente
alla fondazione
Quindi, almeno due supporti
dovrebbero essere posizionati
sotto ogni parete, alle sue
estremità
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICI IN MURATURA ED EDIFICI STORICI
Osservazioni:
• È necessario realizzare un adeguato elemento orizzontale (trave) al di sopra del
sistema di isolamento per trasferire le forze di taglio dalle sovrastrutture agli
isolatori;
• Questa implementazione potrebbe essere molto costosa, poiché richiede un
numero elevato di dispositivi e non è adatta per pareti strette;
• Inoltre, a causa dell'elevato numero di dispositivi, i carichi verticali sui dispositivi
potrebbero essere molto bassi, quindi in caso di azioni sismiche potrebbero
essere soggetti a trazione
La soluzione migliore consiste nel realizzare una struttura molto rigida sotto le pareti
in muratura del primo livello, in grado di assorbire le azioni locali dalla sovrastruttura
e trasferirle a un numero limitato di dispositivi
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICI IN MURATURA ED EDIFICI STORICI
Dovrebbero essere posizionati
principalmente negli incroci
murari e se le distanze sono
troppo lunghe, devono esserne
inseriti altri aggiuntivi
Questa soluzione sembra
essere più appropriata per una
diffusa applicazione dello
isolamento alla base negli edifici
in muratura.
In pratica la struttura rigida sotto il primo livello dovrebbe essere costituita da
fondazioni in c.a.
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICI IN MURATURA ED EDIFICI STORICI
Requisiti richiesti:
• Ispezionabilità per controllo e sostituzione dei dispositivi
• Elementi strutturali tra gli isolatori e il piano di appoggio (sottostruttura) devono
essere sufficientemente rigidi rispetto ai dispositivi stessi
• Posizione degli isolatori scelta in base alle condizioni più opportune
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICIO STORICO IN MURATURA: Edificio scolastico a Vanadzor (Armenia)
Edificio in muratura su 4 livelli
Isolatori sismici del tipo “Medium Damping Rubber Bearing” (MDNB), 2002
(progetto M. Melkumyian)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICIO STORICO IN MURATURA: Edificio scolastico a Vanadzor (Armenia)
(progetto M. Melkumyian)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICIO STORICO IN MURATURA: Edificio scolastico a Vanadzor (Armenia)
(progetto M. Melkumyian)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
EDIFICI STORICI: City Hall diSan Francisco
Distrutto dal terremoto del 1906
Ricostruito nel 1912
Danneggiato dal sisma di Loma Prieta del 1989
Intervento di retrofit del 2000: 530 LRB, 62 SD
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
• All’epoca della costruzione, 1914, era l’edificio più alto della
costa occidentale;
• Gravemente danneggiato dal terremoto di Loma Prieta del
1989
• Isolamento sismico: 111 dispositivi in gomma armata di cui 36
con nucleo in piombo + pareti a taglio in c.a.
• Completato nel 1995
EDIFICI STORICI: City Hall di Oakland
L’inserimento dei dispositivi avvenne
mediante il taglio delle colonne al primo
piano, sostenute temporaneamente da
martinetti idraulici.
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
City Hall in Pasadena
• Completato nel 1927 e dichiarato
edificio storico Nazionale nel 1980
• Dal 2004 al 2007 ha subito una
ristrutturazione completa,
l’adeguamento sismico ed energetico;
• Isolamento sismico: Isolatori a
pendolo ad attrito infondazione +
pareti a taglio in c.a.
City e County Building della contea di
alt Lake City
• Completato nel 1894
• Isolamento sismico: 443 elastomeri con
inserti in piombo;
• Installati sulle fondazioni esistenti
• Intervento eseguito nel 1989
EDIFICI STORICI
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
Inserimento dei dispositivi:
• Nelle pareti del piano terra
• Al di sotto delle fondazioni
Vantaggi:
• Richiede lavori tradizionali
• Non è onerosa economicamente
IS ESISTENTI: INSERIMENTO IN FONDAZIONE
Svantaggi:
• Modifiche in fondazione
• Non è reversibile
• Non sempre applicabile in edifici
storici
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
STRUTTURA ISOLAMENTO SISMICO EDIFICI ESISTENTI: Brevetto ENEA-POLITO
P. Clemente (ENEA), A. De Stefano, G. Barla (POLITO)
Gap
Parete
interna
Isolatori
Inseriti previa rimozione degli
elementi di connessione
Terreno
Settore cilindrico inferiore
Tubi in c.a. inseriti a con tecnica
spingitubo o microtunnelling (D ≥ 2 m)
Settore cilindrico
superiore
Parete
esterna
Connessione rigida
tra l’edificio e il
sistema di isolamento
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
BREVETTO INT. ENEA-POLITO: INSERIMENTO DEI TUBI
Scavo trincea
Inserimento tubi mediante spingitubo o micro-tunnelling
(diametro tubi ≥ 2 m per consentire l’ispezione)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
BREVETTO INT. ENEA-POLITO: I TUBI
• Forma particolare
• Composti da:
settori circolari inferiori
settori circolari
elementi removibili che li
connettono
Elementi rossi: sostituiti
dagli isolatori
Elementi grigi:
da rimuovere
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
BREVETTO INT. ENEA-POLITO: INSERIMENTO IDOLATORI
Rimozione elementi rossi
Connessione tubi adiacenti con elementi in c.a. o acciaio
Posizionamento dei sispositivi di isolamento
Rimozione elementi grigi
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
BREVETTO INT. ENEA-POLITO: PARETI
Pareti verticali
Irrigidimento terreno o connessioni rigide tra
edificio e sistema di isolamento
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
STRUTTURA ISOLAMENTO SISMICO EDIFICI ESISTENTI: Brevetto ENEA-POLITO
Applicazioni
• Edifici di interesse storico artistico
• Centri storici: aggregati edilizi complessi
• Impianti chimici e nucleari (edifici con tubazioni e altro)
•
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CASO STUDIO: PALAZZO MARGHERITA (PM)
Caratterizzazione dinamica
Miglioramento sismico convenzionale per
sopportare almeno 0.05g
Isolamento sismico
Attenzione a: Vibrazioni indotte e cedimenti
del suolo
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CASO STUDIO: PALAZZO MARGHERITA (PM)
DISACCOPPIAMENTO TRA IL MOTO DELLA STRUTTURA E
QUELLO DEL TERRENO: ISOLAMENTO SISMICO
INTERVENTI SUGLI EDIFICI ESISTENTI
CASO STUDIO: PALAZZO MARGHERITA (PM)
Piattaforma isolante al di sotto delle fondazioni
Edificio non modificato anche nei piani interrati
Tunnel utilizzabili per passaggio pedonale o parcheggio
Titolo della presentazione - luogo - data (piè pagina - vedi istruzioni per visualizzazione in
tutta la presentazione)
mailto:[email protected]