Strutture Esistenti - Calcolo e Verifica Senza l'Ausilio Della Push Over

Strutture esistenti: Calcolo e Verifica senza l’ausilio della PushOver

Ing. Stefano Ciaramella, PhD

Fasi del processo di valutazione della sicurezza e progettazione degli

interventi:

Conoscenza della geometria, dei materiali che costituiscono la struttura e

delle loro condizioni di conservazione

Definizione delle prestazioni richieste in termini di pericolosità sismica del

sito in cui ricade l’edificio

Analisi e verifica della struttura esistente mediante modelli di calcolo e

approcci compatibili con il comportamento sismico

Progetto di adeguamento o miglioramento sismico della struttura in

funzione dei vincoli esistenti e delle prestazioni richieste

Valutazione della sicurezza della struttura adeguata

Le Strutture Esistenti

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Costruzioni “esistenti”:

edifici la cui struttura sia completamente realizzata alla data della redazione

della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento…


CAPACITA’ DOMANDA

la domanda determinata dall’evento sismico, che genera, nella struttura,

delle forze d’inerzia pari al prodotto delle sue masse per le accelerazioni

associate alle vibrazioni indotte dal movimento del terreno;

la capacità determinata dalle caratteristiche di resistenza e deformabilità in

campo non lineare della struttura.


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Gli approcci progettuali alternativi (isolamento sismico) agiscono sulla

domanda

Gli approcci progettuali classici mirano ad incrementare la capacità al crescere

dell’azione sismica


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Elemento duttile

(trave)

Elemento fragile

(colonna)

Progettazione degli edifici nuovi: GERARCHIA DELLE RESISTENZE


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Elemento duttile

(trave)

Elemento fragile

(colonna)

Valutazione della sicurezza degli Edifici Esistenti

Gli elementi strutturali, generalmente, non

soddisfano la Gerarchia delle Resistenze

La distinzione preventiva degli elementi

strutturali in duttili e fragili è priva di

fondamento

E’ necessario distinguere, ai fini delle verifiche,

gli elementi strutturali in:

o Elementi/Meccanismi "duttili"

o Elementi/Meccanismi "fragili" ???


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Le Strutture Esistenti Meccanismi duttili & fragili

vL

N

V

/ vL

V V

V V

ufV

usV

eV

yV

uV

eV

yV

uV

y u y u

15% uV

u u

usV

ufV

Risposta di tipo duttile Risposta di tipo fragile

Elemento/meccanismo duttile Elemento/meccanismo fragile


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Distinzione degli

elementi/meccanismi in

DUTTILI E FRAGILI

Diversa valutazione degli effetti e delle

capacità

Diversa formalizzazione della verifica

NTC 2008

§8.7.2 Costruzioni in Cemento Armato o in Acciaio

Nelle costruzioni esistenti in cemento armato o in acciaio soggette ad azioni sismiche

viene attivata la capacità di elementi e meccanismi resistenti, che possono essere

“duttili” o “fragili”….

CIRCOLARE 617

C8.7.2.4 Metodi di analisi e criteri di verifica

Gli effetti dell’azione sismica, possono essere valutati con uno dei metodi di cui al § 7.3

delle NTC, con le seguenti precisazioni.

Ai fini delle verifiche di sicurezza, gli elementi strutturali vengono distinti in “duttili” e

“fragili”. La classificazione degli elementi/meccanismi nelle due categorie è fornita in

C8.7.2.5 per le costruzioni in c.a. e in C8.7.2.7 per le costruzioni in acciaio.

Criteri di Verifica degli elementi in C.A. e Acciaio


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Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico

o Applicabile se sono valide le condizioni di cui al §7.3.3.2 NTC 2008

o L’azione sismica è valutata attraverso lo spettro elastico (non ridotto) relativo alla zona

sismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato;

o Gli effetti derivanti dall’analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte le due

condizioni:

Condizione 1

• si calcolano i coefficienti i = Di /Ci essendo:

Di il momento flettente fornito dall’analisi della struttura considerata

soggetta alla combinazione di carico sismica e utilizzando i valori medi dei

moduli elastici dei materiali,

Ci il momento resistente valutato con sforzo normale relativo alle

condizioni di carico gravitazionali e considerando le proprietà medie dei

materiali;

• si cercano, fra tutti i coefficienti i > 2 , max e min ;

• si verifica la condizione max /min < 2 .5

Metodi di Analisi (C8.7.2.4 – Circolare n. 617)

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Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico


o L’azione sismica è valutata attraverso lo spettro elastico (non ridotto) relativo alla zona

sismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato;

o Gli effetti derivanti dall’analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte le due

condizioni:

Condizione 2

• Si verifica la condizione Ci > Di essendo:

Ci capacità degli elementi/meccanismi fragili,

Di la corrispondente domanda calcolata in modo diverso a seconda del

valore assunto dal rapporto i = Di /Ci :

i ≥ 1 la domanda Di viene presa dai risultati dell’analisi;

i < 1 la domanda Di viene calcolata sulla base della resistenza

degli elementi duttili adiacenti attraverso considerazioni

di equilibrio.

Metodi di Analisi Lineari (C8.7.2.4 – Circolare n. 617)

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Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico Ridotto


o L’azione sismica è valutata attraverso lo spettro elastico le cui ordinate sono ridotte con

un fattore di struttura q, scelto nell’intervallo 1.5 3.0, sulla base della regolarità

nonché dei tassi di lavoro dei materiali sotto le azioni statiche;

Metodi di Analisi Lineari (C8.7.2.4 – Circolare n. 617)

Analisi Dinamica con Spettro Elastico

o Applicabile secondo quanto indicato al § 7.3.3.1 delle NTC,

o Applicabile alle medesime condizioni di cui ai punti precedenti (Analisi Statica Lineare

con Spettro Elastico ).

Analisi Dinamica con Spettro Elastico Ridotto

o Applicabile secondo quanto indicato al § 7.3.3.1 delle NTC,

o Valgono le precisazioni già riportate per l’analisi statica lineare con fattore q

Analisi Non Lineari….

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Verifica con lo spettro elastico (applicabile nel caso di analisi lineari e non):

o la verifica degli elementi/meccanismi “duttili” viene eseguita confrontando gli effetti

indotti dalle azioni sismiche in termini di deformazioni con le rispettive capacità espresse

in termini di limiti di deformabilità (C8.7.2.5 – Circolare n. 617);

o la verifica degli elementi/meccanismi “fragili” viene eseguita confrontando gli effetti

indotti dalle azioni sismiche in termini di forze con le rispettive capacità espresse in

termini di resistenze (C8.7.2.5 – Circolare n. 617).


Criteri di Verifica degli elementi in C.A. e Acciaio (C8.7.2.4 – Circolare n. 617)

Verifica con il fattore di struttura q (applicabile al solo caso di analisi lineari):

o la verifica degli elementi “duttili” viene eseguita confrontando gli effetti indotti dall’azione

sismica in termini di forze ridotta del fattore q = 1.5 3.0 con le rispettive capacità

espresse in termini di resistenze;

o la verifica degli elementi “fragili” viene eseguita confrontando gli effetti indotti

dall’azione sismica in termini di forze ridotta di q = l.5 con le rispettive capacità espresse

in termini di resistenze;

o La verifica non va eseguita per lo Stato Limite di Collasso;

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Approccio alla Valutazione della Sicurezza di una Struttura Adeguata in C.A.

Pre-Intervento

Post-Intervento

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L’edificio è stato realizzato agli inizi degli anni ’90

Zona in cui ricade l’edificio all’epoca classificata sismica, di 2° categoria (grado di

sismicità S=9), secondo il Decreto MLP del 14/07/1984

L’edificio non ha subito l’effetto di terremoti devastanti, né modifiche strutturali e/o

interventi volti a trasformare la costruzione in un organismo edilizio diverso dal quello

originario

Regolamentazioni agli inizi degli anni ’90:

o Legge 5/11/1971 n. 1086 e Legge 2/2/1974 n. 64;

o D.M. 27/07/85 - "Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato

normale, precompresso e per le strutture metalliche";

o CIRC. LL.PP. n. 27996 del 31/10/86 - "Istruzioni relative alle norme tecniche per

l'esecuzione delle opere in cemento armato ";

o D.M. 24/01/86 - "Nuove norme tecniche relative alle costruzioni in zone

sismiche";

o CIRC. LL.PP. n. 27690 del 19/07/86 - "Istruzioni relative alle nuove norme

tecniche per le costruzioni in zona sismica";

Analisi Storico Critica (§8.5.1 – NTC 2008)

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Documenti necessari per la valutazione della sicurezza dell’edificio

Documenti di progetto con particolare riferimento a relazioni

geologiche, geotecniche e strutturali ed elaborati grafici strutturali;

Eventuale documentazione acquisita in tempi successivi alla

costruzione;

Rilievo strutturale geometrico e dei dettagli esecutivi;

Prove in-situ e in laboratorio corredate da certificazione;

Caso in esame:

DOCUMENTAZIONE NON DISPONIBILE

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Livelli di Conoscenza e Fattori di Confidenza (§8.5.4 – NTC 2008)

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Le prove in-situ

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Progetto simulato: definizione dei materiali

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Progetto simulato: definizione delle proprietà del terreno in sito

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Progetto simulato: analisi della struttura

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Progetto simulato: armature con riferimento ai dettagli costruttivi dell’epoca

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Post intervento: modello strutturale

Progetto Simulato

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Post intervento: analisi della struttura

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Post intervento: settaggio dei criteri di verifica

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Post intervento: Verifica delle Aste

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Post intervento: Verifica dei Nodi

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Post intervento: Stati Limite di Esercizio (C8.7.2.1 – Circolare N. 617)

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Bibliografia


D.M. 14/01/ 2008 - “Norme Tecniche per le Costruzioni”(NTC 2008);

Circolare del 02/02/2009 n° n°617/ C.S.L.L.PP. – “Istruzioni per

l’applicazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 14

gennaio 2008”;

G. Manfredi, A. Masi, R. Pinho, G. Verderame, M. Vona , "Valutazione degli

edifici esistenti in Cemento Armato", IUSS Press;

Date post:	23-Jul-2015
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