Loano intervenire sugli esistenti

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Intervenire sugli edifici esistenti:Riqualificazione, ampliamenti e sopraelevazioni

Le strutture «sopraelevande» diagnosi, prognosi, interventi

Loano, 13 marzo 2014 – ing. Carlo DOIMO

Le strutture esistenti - Diagnosi, prognosi, interventi

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Le Norme di Riferimento

Norme Cogenti e interpretative ufficiali

D.M. 14 gennaio 2008 recante "Norme Tecniche per le

Costruzioni", pubblicato sul S. O. n. 30 alla G. U. n. 29 del 4

febbraio 2008.

Circolare Ministero LL.PP. n. 617 del 2 febbraio 2009

recante “Istruzioni per l’applicazione delle Norme Tecniche

per le Costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008”

pubblicata sul S.O. n. 27 alla G.U. n. 47 del 26 febbraio 2009.

http://www.webnorm.ch/normenwerk/ingenieur/269-3_2011_f/D/Product


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Le Norme di Riferimento

Norme aggiuntive di appoggio e di consultazioneISO 9223:2012 Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres -

Classification, determination and estimation.

ISO 9224:2012 Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres -

Guiding values for the corrosivity categories.

ISO/DIS 16311-2 Maintenance and repair of concrete structures - Part 2:

Assessment of existing concrete structures.

ISO 13822:2010 Bases for design of structures - Assessment of existing

structures.

ISO 16204:2012 Durability - Service life design of concrete structures.

FIB Bulletin n. 34 – Model code for service life design - 2006

Swiss standard series SIA 269:2011 – Maintenance des structures porteuses.

http://www.webnorm.ch/normenwerk/ingenieur/269-3_2011_f/D/Product


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Contestualizzazione del problema

Il DM 14/01/2008 definisce:

Costruzione esistente quella che ha, alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di

intervento, la struttura completamente realizzata.

Si noti che: non considera aspetti amministrativi (non è «giurisdizione» delle NTC, ma del DPR 380/01, purtroppo la Circolare fa un po’ di commistione)

Più che nelle altre parti delle NTC, è stato seguito un approccio prestazionale, con l’adozione di poche regole di carattere generale ed alcune indicazioni importanti per la correttezza delle diverse fasi di analisi, progettazione, esecuzione (II° capoverso, punto C8 – Circ. 617/2009)


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Punti saldila costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione;

possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione;

Esempio dell’Olive view hospital, San Fernando,

1971 - M 6,7 - Spostamento interpiano misurato 0,81 m ca. Realizzato utilizzando la tecnica del «Flexible first storey concept» di Martel (1929-1930) rivisto come

«The soft first Storey method» da Green (1935) e

Jacobsen (1937)


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Punti saldila costruzione può essere già stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti;

le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria.


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L’organizzazione delle NTC08 – edifici esistenti

8.1 OGGETTO

8.2 CRITERI GENERALI

8.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA

8.4 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI

8.5 PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E LA REDAZIONE DEI PROGETTI

8.6 MATERIALI (per gli interventi)

8.7 VALUTAZIONE E PROGETTAZIONE IN PRESENZA DI AZIONI SISMICHE


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Classificazione degli interventi

Intervento di adeguamento

Intervento locale o di riparazione

Intervento di miglioramento

Sono i risultati della Valutazione della Sicurezza, non esiste gerarchia tra gli interventi!

È necessario ben inquadrare la tipologia di intervento, per informare correttamente il cliente degli obblighi previsti dalla legge.


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AdeguamentoÈ fatto obbligo di procedere alla valutazione della sicurezza e, qualora necessario, all’adeguamento della costruzione, a chiunque intenda:

a) sopraelevare la costruzione;(cambia il «pendolo equivalente» alla struttura)

b) ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente connesse alla costruzione;(Cambiano le rigidezze e le masse in gioco)

c) apportare variazioni di classe e/o di destinazione d’uso che comportino incrementi dei carichi globali in fondazione superiori al 10%; 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;

(Cambiano le rigidezze e le masse in gioco)


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Adeguamentod) effettuare interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente.(cambia tutto, perde significato la «vecchia struttura»)

Quali sono i carichi di confronto per definire il 10%?sono quelli NOMINALI (VN), nella combinazione CARATTERISTICA!

Infatti le NTC non dichiarano «adeguamento solo per sisma», ma «alle azioni considerate», ossia allargano il punto di vista (al valore nominale)! P.S.: Le NTC non sono la 3274!

Casi specifici:

1)Sotto il 10% non «miglioramento», ma dipende dal singolo caso.2)Segue sempre la valutazione della sicurezza, solo dopo si sceglie se necessario intervenire.


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Intervento locale

singole parti e/o elementi della struttura e interesseranno porzioni

limitate della costruzione […] gli interventi devono comportare un

miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

interventi di riparazione, rafforzamento o sostituzione di singoli

elementi strutturali (travi, architravi, porzioni di solaio, pilastri, pannelli

murari) o parti di essi, non adeguati alla funzione strutturale che

debbono svolgere, a condizione che l’intervento non cambi

significativamente il comportamento globale della struttura, soprattutto

ai fini della resistenza alle azioni sismiche, a causa di una variazione

non trascurabile di rigidezza o di peso.

(significativamente ≈ 10% ndr. vedi prima)


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Miglioramento

tutti gli interventi che siano comunque finalizzati ad accrescere la

capacità di resistenza delle strutture esistenti alle azioni

considerate (rinforzo strutturale, consolidamento nrd.).

Accrescimento capacità resistenti (anche capacità portante a

flessione fuori dal piano sulle murature, per carichi statici)

Note:

1.Azioni considerate = tutte le azioni (non solo sisma)

2.Si può migliorare se non si deve adeguare.

3.Il miglioramento potrebbe essere richiesto per molte ragioni.


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VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA…Cos’è?

NTC 2008: è un processo quantitativo volto a:

1.Stabilire se una struttura è in grado o meno di resistere

alle combinazioni delle azioni di progetto (NTC)

oppure

2.Determinare l’entità massima delle azioni che la

struttura è capace di sostenere con i margini di sicurezza

richiesti dalle norme (capacità portante della struttura).


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VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA…Quando?

(punto 8.3 NTC)Interventi di adeguamento, miglioramento, intervento localeriduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni, ecc..),situazioni di funzionamento ed uso anomalo, deformazioni significative imposte da cedimenti del terreno di fondazione;


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VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA…Quando?

(punto 8.3 NTC)provati gravi errori di progetto o di costruzione;cambio della destinazione d’uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o della classe d’uso della costruzione (10% NDR.);interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la capacità o ne modifichino la rigidezza.Fine della vita nominale della struttura, ossia «tagliando cinquantennale» della struttura (quelle costruite negli anni ’60 oggi sono alla fine di VN)


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Tra gli altri: significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali.La verifica è condotta nelle condizioni attuali, con il materiale degradato (CLS micro-fessurato e riduzione del diametro «efficace» delle armature, ad esempio).

R(t) – S(t) = g(t) = safety marging(t) = limit state functiong(t) < 0 failure domain

VN


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Tra gli altri: significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali.

Regola dei «cinque» De Sitter (1983):

Fib Bulletin no.1:1999


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Come si valuta la sicurezza di una struttura

Approccio delle NTC08 (punti 8.3 e 8.5 NTC)

Analisi storico critica

2. Rilievo

3. Caratterizzazione dei materiali

4. Definizione del livello di conoscenza

5. Valutazione delle azioni sulla struttura

5.1. Valutazione della «situazione» della struttura

5.2. Progettazione degli interventi


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Analisi storico - critica (rif. §8.5.1)

È la relazione di ricerca della documentazione di supporto al progetto, ove

esistente, delle variazioni intervenute nel tempo (varianti, interventi successivi), a

partire dall’età del costruito (utile per individuare gli enti competenti alla

conservazione degli atti)… Tra i commenti della circolare

è utile rilevare:


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Analisi storico − critica (rif. §8.5.1)Tra le possibilità di ricerca dei terremoti sofferti dalla costruzione:

CPTI11, dicembre 2011 (dal 1000 al 2006) (http://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/)

con ricerca per località!

La documentazione può prevedere anche la presa in conto delle «vecchie foto di famiglia», di atti e rogiti notarili ove disponibili, della testimonianza degli abitanti del luogo, di lettere di litigi, ecc…

Anche lo sviluppo del tessuto urbanistico (PRGC et similia) può raccontare informazioni utili (ad es: vedasi effetti del terremoto ligure del 1887 nelle vicinanze di Casa Scaccabarozzi - «Fetta di polenta» - in Torino – «Grazie alle sue profondissime fondamenta riuscì a resiste all’esplosione del Polverificio di Borgo Dora del 26 aprile 1852 che lesionò molti edifici della zona, e al terremoto del 23 febbraio 1887 che rase quasi completamente al suolo il quartiere».)

http://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/




Analisi storico − critica (rif. §8.5.1)

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Successive modificazioni: esempio - inserimento di impalcati in

calcestruzzo in strutture in muratura, con conseguente separazione

dei flussi di tensione, con rischio di smembramento delle pareti e

danneggiamenti delle finiture.

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Sori (GE): paese d’origine dei Picasso

Fortemente bombardato nella IIa Guerra Mondiale:

Presenza di «infrastrutture target» – ponti ferroviari

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Esempio:

Valutazione sismica del «palazzo della Fortuna»

di via Arsenale, 21 in Torino.

Costruito per ospitare uffici di

rappresentanza, fu realizzato

su progetto dell'architetto

Luigi Beria nel 1901 per la

Società Anonima Elettricità

Alta Italia, poi divenuto sede RAI

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Esempio:

Valutazione sismica del «palazzo della Fortuna» di via

Arsenale, 21 in Torino.

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Esempio: Pianta di Torino, 1817

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Esempio: Palazzo della Fortuna

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Valutazione della cronistoria sismica della località: quali terremoti sono già stati sopportati dalla struttura?

Quali riparazioni sono state eseguite?

Che evoluzioni si sono avute dall’ultimo terremoto?


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Costruzione Palazzo della

Fortuna


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1. Analisi storico critica

Rilievo







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Rilievo (rif. §8.5.1)

E la circolare commenta

Risulta poi utile individuare le problematiche, i punti caratteristici, i

difetti, con materiale fotografico (non quello della SCIA/PdC!)

Rilievo strutturale ≠ Rilievo architettonico


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Thanks to: Ing. PAOLO CONSONNI - Venegono Inferiore (Va)

Villa Comunale di via Magenta in Busto Garolfo (MI)"


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Thanks to: Ing. PAOLO CONSONNI - Venegono Inferiore (Va)

Villa Comunale di via Magenta in Busto Garolfo (MI)"



Il caso di documentazione

presente e disponibile

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Il caso di documentazione presente e disponibile

Art. 4 RD 2229/1939:

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Ai costruttori, prima di iniziare la costruzione delle opere,

al cui all'art. 1, è fatto obbligo di presentarne alla prefettura

della provincia denunzia, corredata di una copia del progetto di

massima

Nei cantieri, dal giorno dell'inizio a quello di ultimazione dei lavori, deve essere conservata una copia dei particolariesecutivi di tutte le parti delle opere in

costruzione, datati e firmati dal progettista, dal direttore del lavori e dal costruttore.




1954: dettagli costruttivi «buoni» per l’epoca

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1999: dettagli costruttivi «pessimi» per l’epoca

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Le problematiche presenti

Particolare della differente classe di esposizione ambientale, derivante dalla posizione del palo:Nella zona lato marciapiede, evidente stato di degrado derivante dallo stillicidio della minzione di animali da compagnia (classe di attacco acido XA1Sul lato opposto (scomodo al passaggio) non vi sono tracce di tale fenomeno, classe XC3


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Particolare della differente apparecchiatura muraria derivante da interventi successivi

NOTA: la facciata non presenta elementi in aggetto


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Nelle strutture comuni in calcestruzzo con solai in laterocementoil fenomeno da verificare è lo SFONDELLAMENTOche cambia la rigidezza degli impalcati e risulta essere motivo di pericolo all’uso della struttura


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Nelle strutture comuni in calcestruzzo con solai in laterocementoIl fenomeno da verificare è lo SFONDELLAMENTOche cambia la rigidezza degli impalcati e risulta essere motivo di pericolo all’uso della struttura


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Il problema della impossibile manutenzione nei profili accoppiati.Corrosione tra i profili chiodati e formazione dei «pancini». Ponte Richard Ginori Milano – TNX to ing. Filiberto Finzi (MI)


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Lo specifico degli edifici in aggregato

Riferimenti Utili: NTC, Punto 8.7.1

Circolare, punto C8A.3

ReLUIS, Linee guida per il rilievo, l'analisi ed il progetto di intervento di

riparazione e consolidamento sismico di edifici in muratura in aggregato.

Cos’è un aggregato:

Per aggregato strutturale può intendersi un insieme non omogeneo

di edifici (unità edilizio strutturali), interconnessi tra loro con

un collegamento più o meno strutturalmente efficace

determinato dalla loro storia evolutiva, che possono interagire

sotto un'azione sismica o dinamica in genere. (ReLUIS)


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Definire l’unità strutturale (US) - Regole di base

1. L’Unità Strutturale deve essere continua da cielo a terra così

da contenere al suo interno il flusso dei carichi verticali;

2. Di norma è delimitata da spazi aperti, giunti strutturali, edifici

contigui costruiti con tipologie costruttive e/o strutturali

diverse;

3. Comprende cellule tra loro legate in elevazione e in pianta da

un comune processo costruttivo;

4. La presenza di elementi quali archi o volte di contrasto posti a

collegamento tra aggregati contigui non inficia la possibilità di

perimetrazione e individuazione degli aggregati.


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Definire l’unità strutturale (US) – Prassi operativa


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6 finestre


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6 finestre

Aggiunta di saturazione della via interna ora passo carraio: finiture

differenti (ultimo pilastro di facciata), mancanza dei decori, asimmetria


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2. Rilievo

Caratterizzazione dei materiali






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Caratterizzazione meccanica dei materiali (§8.5.3)

e la circolare commenta:


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Norme dell’epoca

GazzetteUfficiali1884

e 1909


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Pubblicazioni dell’epoca

P.S.: il «Santarella» è stato pubblicato nel 1926!


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Normative utili per altri materiali:

Legno


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Normative utili per altri materiali:

Muratura


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Alcune indicazioni operative possono ritrovarsi in:

UNI EN 13791:2008 - Valutazione della resistenza a compressione in

sito nelle strutture e nei componenti prefabbricati di calcestruzzo

CSLP. Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e

per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo

indurito mediante prove non distruttive.

RELUIS. Linee Guida. Modalità di indagine sulle strutture e sui terreni

per i progetti di riparazione/miglioramento/ricostruzione di edifici

inagibili (per muratura e calcestruzzo)


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Prove distruttive:

Carote sulle strutture in cls Prove su muratura


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Prove debolmente distruttive:

Prove su martinetto piatto e doppio Prove di scorrimento


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Prove non distruttive:

Sclerometrie e ultrasuoni sulle strutture in cls


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Cosa aspettarsi?

Verifica della profondità di carbonatazione:

salubrità dei ferri di armatura

stima della vita residua


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Le strutture di calcestruzzo accusano una serie di problemi:

Lato calcestruzzo:

Disgregazione del calcestruzzo per spalling e cracking

Riduzione della resistenza

Variazione della massima deformazione

Variazione della curva sigma-eps

Lato acciaio: Riduzione della sezione resistente Riduzione della duttilità Piccola riduzione della resistenza Riduzione delle tensioni di aderenzaSono problematiche generali, non specificamente sismiche


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Calcestruzzo armato – lato acciaio, perdita di area resistente


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Calcestruzzo armato – lato acciaio, perdita di aderenza

Valutare le lunghezze di ancoraggio!


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Calcestruzzo armato – lato calcestruzzo, perdita di resistenza

Deriva dalla formazione dei prodotti di corrosione delle barre d’armatura,

che aumentano di dimensione. Ciò può comportare distacchi localizzati

(scagliature) oppure complessivi dei copriferri


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Calcestruzzo armato – lato calcestruzzo, perdita di resistenza

La riduzione della resistenza comporta la riduzione della sezione efficace della

struttura con riduzione della capacità portante - Flessione


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Acciaio da carpenteria

ISO 9223:2012- Corrosion of metals

and alloys — Corrosivity of

atmospheres —Classification,

determination and estimation

Definizione dei «tassi di consumo» del materiale acciaio.

In alcuni casi, specializzata dalla ISO 11844-1:2006


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UNI EN ISO 18265 – Conversione dei valori

di durezza – Stima della resistenza

degli acciai in sito


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LegnoEN 335-1:2006

Durability of wood and wood- based products -

Definition of useclasses - Part 1: General

ISO 21887:2007Durability of wood and

wood-based products — Use classes

Classi d’uso – Classi di durabilità

▼Durabilità del Legno


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Legno (UNI EN 350-2:1996)

Classe di durabilità


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Legno (UNI EN 460:1996)

Classe d’uso


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Muratura

(EN 1996-2:2006)

Varie tipologie murarie

Differenti metodi

costruttivi

Si valuta la

REGOLA DELL’ARTE

Si possono usare

metodi speditivi come

l’IQM


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Caratterizzazione meccanica dei materiali (§8.5.3 )

Murature – proprietà dei materiali


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Caratterizzazione meccanica dei materiali (§8.5.3 )

Murature – proprietà dei materiali


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2. Rilievo


Definizione del livello di conoscenza





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Definizione dei Livelli di Conoscenza LC (§8.5.4)

Livello di conoscenza:

La valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi sono normalmente affetti da un grado di incertezza diverso, non necessariamente maggiore, da quello degli edifici di nuova progettazione.

Una guida alla stima dei fattori di confidenza da utilizzare, in relazione

ai livelli di conoscenza raggiunti, è riportata in Appendice C8A: la

circolare fornisce l’indicazione di massima…

Attenzione: la circolare non è OBBLIGATORIA! (Cons. Stato sentenza 2471 del 17/05/05.)


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Murature


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Calcestruzzo - Acciaio


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2. Rilievo



Valutazione delle azioni sulla struttura




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Valutazione della situazione in presenza di sisma (§8.7)


Azioni «antropiche» e ambientali sono i carichi di esercizio, vento,

neve, sisma, riportate nelle NTC; sarebbero obbligatorie

anche

- Azioni «dell’ambiente» ossia la durabilità residua

- Azioni dell’incendio

(Si mutuano i metodi del DM 16/02/2007 e delle parti 1-2 EC).


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Carico permanente è quello realmente presente sulla struttura (conviene trattare come «progettuali» i carichi di pavimentazione e

tramezze)

NTC §8.5.5 permette di ridurre per i carichi permanenti il valore γG

perché il carico è già noto (può cambiare solo la densità, lo spessore è un

dato)

Non cambiano i coefficienti sui carichi variabili γQ

Bisogna identificare VN per definire le azioni ambientali

(compresa la durabilità)


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Vita nominale (2.4.1 NTC)

Le NTC trattano le strutture «usate» come quelle nuove.

È Corretto per l’adeguamento, può non esserlo per altre situazioni.

La Bozza NTC 201X (probabilm. 2015?) cambia (forse) le richieste:


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Vita nominale (2.4.1 NTC)

Le NTC trattano le strutture «usate» come quelle nuove.

Il problema è garantire VN anche dal lato durabilità

Alcune indicazioni sono contenute in alcune norme che

«gravitano» attorno al sistema Eurocodes (serie EN 1504 et Al.)


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2. Rilievo







87

Gli interventi

Se risulta necessario, si interviene sulla struttura.

Informazioni e linee guida:

NTC08, cap. C8A.5 (Consolidamento edifici in muratura)

cap. C8A.7(Consolidamento edifici in calcestruzzo)

cap. C8A.8 (Consolidamento ponti)

cap. C8A.9 (Impianti).

Regione Molise - Analisi delle principali tecniche di intervento

e limiti della loro applicabilità - 3B2 - Ottobre 2008

Regione Molise - Analisi delle principali tecniche di intervento

e limiti della loro applicabilità - 3B3 - Ottobre 2008


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Gli interventi

Se risulta necessario, si interviene sulla struttura.

ReLUIS – DPC:

«linee guida per la riparazione ed il rafforzamento di elementi

strutturali, tamponature e partizioni»

«linee guida per la riduzione della vulnerabilità sismica di elementi

non strutturali arredi e impianti»

«linee guida per il rilievo, l'analisi ed il progetto di interventi di

riparazione e rafforzamento/miglioramento di edifici in aggregato»

Tutti i documenti riportano un’antologia di interventi, con i dettagli

costruttivi (no NTC08) e le verifiche che devono essere fatte, i

vantaggi e i disciplinari di messa in opera (sono tutti pubblici).


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Dichiarazione del livello di protezione raggiunto

sarebbe utile adottare lo schema della Circolare 25 agosto 2009

Indirizzi per l’esecuzione degli interventi di cui all’ordinanza del

Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3790 del 17 luglio 2009.


90

L’evoluzione storica


91

L’evoluzione storica

Dove la terra ha tremato, ancora tremerà

(Plinio il Vecchio in Naturalis Historia, 77 d.C.)

Earthquake will occur –

whether they are catastrophes or not depends on our action

(George Housner in Competing against time, report on 1989 Loma Prieta earthquake)

Race to seismic safety

(Titolo del report di Joseph Penzien, 2003)

Elenco INGV… ad oggi!

Corsi e ricorsi storici?

(Giambattista Vico, 1668 – 1744)


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Grazie per l’attenzione!

Documents

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