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CONSOLIDAMENTO STRUTTURALE DI EDIFICI ESISTENTI Normativa, metodologie procedurali e tecniche di intervento per la messa in sicurezza degli edifici esistenti Ing. Roberto Calliari
RECUPERARE L’ESISTENTE Riqualificazione: Strutturale Energetica Acustica Distributiva-funzionale
Ing. Roberto Calliari
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LE NORMATIVE •
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Legge 5/11/1971, n.1086: “Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio, normale e precompresso ed a struttura metallica” Legge 2/2/1974, n.64: “Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche” (Legge quadro che interessa tutti i Comuni della Repubblica) D.M. 14/01/2008: “Norme tecniche per le costruzioni” Circolare del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti nr. 617 del 02/02/2009 : ”Istruzioni per l’applicazione delle “nuove norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008” UNI-EN1992-1-1: ”Progettazione delle strutture di calcestruzzo” (Eurocodice 2 integrato dagli annessi nazionali) UNI-EN1996-1-1: ”Progettazione delle strutture in muratura” (Eurocodice 6 integrato dagli annessi nazionali) UNI-EN1998-1-1: “Progettazione in zone sismiche” (Eurocodice 8 integrato dagli annessi nazionali) Direttiva P.C.M. 9/2/2011 (G.U. n.47 26/2/2011) Miglioramento sismico degli edifici storici e monumentali Linee guida (ReLUIS – Dipartimento Protezione Civile) per riparazione e rafforzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni Ing. Roberto Calliari
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Valutazione della sicurezza: Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando: riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, deformazioni significative (cedimenti fondali); 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; interventi non dichiaratamente strutturali che interagiscono, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale; messa in sicurezza dell’edificio (edifici scolastici, pubblici, ecc.)
verifica soddisfatta
declassamento (uso o carichi)
Intervento di ripristino o aumento capacità portante
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Classificazione degli interventi:
ADEGUAMENTO
Intervento atto a conseguire per l’edificio i livelli di sicurezza prevista dalle norme Intervento atto ad aumentare la sicurezza globale della
MIGLIORAMENTO
struttura esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme Riparazione o intervento locale che
LOCALE
interessa elementi isolati con miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti
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Adeguamento: La costruzione esistente richiede un adeguamento quando: Si esegue una sopraelevazione; la costruzione viene ampliata (strutture collegate); variazioni (classe o destinazioni d’uso) che comportano incremento del 10% dei carichi globali gravanti sulle fondazioni; modifica importante che porta a realizzare un organismo edilizio differente da quello esistente
N.B.: variazione in altezza dell’edificio per la realizzazione di cordoli sommitali (senza aumento di piani) non è da considerare “adeguamento”
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Sistemi costruttivi
Elementi costruttivi
Telaio in cemento armato “ossatura” in c.a. (travi, pilastri, setti) tamponatura
Muratura portante (pietra o mattoni pieni) pareti portanti volte tamponatura
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Edifici a telaio Carenze strutturali staffatura pilastri resistenza a taglio travi connessione nodi trave-pilastro degrado calcestruzzo espulsione tamponamenti
Ing. Roberto Calliari
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Edifici a telaio Tecniche di intervento incamiciatura pilastri rinforzo travi con fibre rinforzo nodi malte passivanti
Fonte: Linee Guida Reluis
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Edifici in muratura Carenze strutturali muratura in pietra incoerente resistenza a taglio insufficiente degrado per umidità
Fonte: Internet
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Edifici in muratura Tecniche di intervento cuci-scuci ristilatura giunti rinforzo con reti iniezioni
Fonte: Internet
Ing. Roberto Calliari
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Approfondimento:
Sistema di rinforzo di pareti murarie con SismaCalce: rete in fibra di vetro e intonaco di calce
Murature portanti
• incremento della resistenza a taglio • incremento della flessione fuori piano
Murature di tamponamento
• funzione antiribaltamento (incremento della resistenza fuori piano) • riduzione dei danneggiamenti
Ing. Roberto Calliari
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SismaCalce : il sistema integrato
Rete SismaProtect
Sisma Calce
Sistema a Cappotto
EDIFICIO ISOLATO, COMFORTEVOLE E SICURO Sistema di rinforzo costituito da una rete quadriassiale ibrida in fibra di vetro AR e speciali fibre sintetiche posata in calce idraulica naturale NHL5 fibrorinforzata Massima permeabilità e traspirabilità Massima resistenza e duttilità Ing. Roberto Calliari
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La ricerca e validazione sperimentale
Tamponamento murario rinforzato • funzione antiribaltamento • riduzione dei danneggiamenti (F nel piano +175%)
Incremento resistenza a flessione
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La ricerca e validazione sperimentale
Muratura portante rinforzata • incremento della resistenza a taglio
Pannello rinforzato con rete su un lato
Pannello non rinforzato
Incremento resistenza a flessione
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Iter procedurale: Raccolta documentale Rilievo architettonico Rilievo strutturale Indagini strumentali e carotaggi Valutazione stato di fatto (vulnerabilità sismica) Valutazione stato di progetto Progetto di rinforzo Direzione Lavori
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Un caso concreto: La messa in sicurezza antisismica di una scuola primaria degli anni ‘70
Comune di Zevio
con struttura a telaio di c.a. ed alcune pareti in muratura
Ing. Roberto Calliari
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VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: • Raccolta documentale: progetto architettonico, strutturale • Eventuale rilievo dello stato di fatto
Ing. Roberto Calliari
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VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO:
Sondaggi terreno e fondazioni:
Sondaggi strutture:
• Indagini geologiche e geotecniche (scavi, MASW e/o Re.Mi., ecc.)
• Prove di carico sui solai
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VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: Sondaggi e indagini strumentali sui materiali: • carotaggi calcestruzzi e murature • prelievo armature • indagini pacometriche • indagini ad ultrasuoni (Sonreb) • prove con sclerometro
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VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO:
• analisi dello stato fessurativo • sondaggi puntuali per rilievo stratificazioni • sondaggi puntuali per verifica posizione pilastri e travi
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VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO: Indagini di laboratorio: • carbonatazione • resistenza meccanica calcestruzzo • resistenza meccanica acciaio armature
Ing. Roberto Calliari
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… al termine delle indagini si ottiene: • schema strutturale • portanza del terreno • caratteristiche meccaniche dei materiali • livello di conoscenza fattore di confidenza
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Possibili errori di valutazione in mancanza di accurato rilievo: Muratura “portante”??? “Integrità” struttura ???
… e il pilastro ??? Ing. Roberto Calliari
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VALUTAZIONE VULNERABILITA’ SISMICA • modellazione della struttura (stato di fatto) • analisi modali e non lineari • valutazione del grado di vulnerabilità (max ag)
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PROGETTO DI INTERVENTO (miglioramento sismico) • Valutazione degli elementi “deboli” • Scelta dei sistemi di rinforzo • Valutazioni economiche e cantieristiche (tempi, maestranze, tecniche, ecc.)
REALIZZAZIONE INTERVENTI DI RISTRUTTURAZIONE E MESSA IN SICUREZZA • Fase 1 Rinforzo dei pilastri del telaio • Fase 2 Realizzazione di nuovi setti di rinforzo • Fase 3 Protezione del calcestruzzo e delle armature dalla corrosione • Fase 4 Rinforzo delle murature di tamponamento con sistemi “antiespulsione” • Fase 5 Isolamento acustico delle aule • Fase 6 Intervento di protezione da possibili sfondellamenti • Fase 7 Progetto del colore
Ing. Roberto Calliari
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SCHEMA STRUTTURALE DELL’EDIFICIO
FASE 1
- RINFORZO DEI PILASTRI MEDIANTE INCAMICIATURA
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FASE 1
- RINFORZO DEI PILASTRI: NUOVA GABBIA DI ARMATURA
FASE 1
- RINFORZO DEI PILASTRI: APPLICAZIONE SPRITZ BETON
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Fase 1 – INCAMICIATURA PILASTRI
Prima
Dopo
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Fase 1 – INCAMICIATURA PILASTRI
Gabbia di armatura
Rasatura con spritz-beton Connettori in ferro
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FASE 2
- REALIZZAZIONE SETTI DI RINFORZO IN C.A.
FASE 2
- REALIZZAZIONE SETTI DI RINFORZO IN C.A.
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FASE 2
- REALIZZAZIONE SETTI DI RINFORZO IN C.A.
Fase 2 – REALIZZAZIONE NUOVI SETTI IN C.A.
Demolizione esistente
Getto nuovi setti
Posizionamento nuove armature
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Fase 2 – REALIZZAZIONE NUOVI SETTI IN C.A. Gabbia armatura pilastri
Setti di rinforzo completati
Prima dell’intervento
Demolizione pareti
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FASE 3
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- PROTEZIONE CLS E ARMATURE DALLA CORROSIONE
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FASE 3
- PROTEZIONE CLS E ARMATURE DALLA CORROSIONE
Fase 3 – CARBONATAZIONE E PROTEZIONE ARMATURE
Corrosione armature e Calcestruzzo ammalorato
Calcestruzzo risanato e consolidato
Intervento di ripristino con materiale passivante Ing. Roberto Calliari
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ESPULSIONE TAMPONAMENTI PER EFFETTO DEL SISMA
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AZIONE COMBINATA SUI TAMPONAMENTI Verifica Tamponamenti
dr<0,005 hp dr
hp
Forza Fa = Wa Sa / qa forza risultante applicata all’elemento dove
qa è il fattore di struttura dell’elemento, Sa
Z H Ta T1
Sa g 3(1 Z/H) 0.5 g 1 (1 Ta /T1 ) 2
coefficiente di amplificazione
altezza del baricentro dell’elemento rispetto alla fondazione altezza totale dell’edificio è il primo periodo di vibrazione dell’elemento non strutturale nella direzione considerata, valutato anche in modo approssimato è il primo periodo di vibrazione della struttura nella direzione considerata
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FASE 4
- RINFORZO TAMPONAMENTI CON SISTEMA INNOVATIVO
Applicazione della rete di rinforzo in fibra di vetro: fasce orizzontali e verticali
FASE 4
- RINFORZO TAMPONAMENTI CON SISTEMA INNOVATIVO
Applicazione della rete di rinforzo in fibra di vetro: fasce orizzontali e verticali
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FASE 4
- RINFORZO TAMPONAMENTI CON SISTEMA INNOVATIVO
Applicazione intonaco a base calce naturale
Fase 4 – RINFORZO ANTIESPLUSIONE DEI TAMPONAMENTI
Innovativo sistema di rinforzo delle murature mediante applicazione di una rete quadriassiale in fibra di vetro e intonaco di calce
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Fase 4 – RINFORZO ANTIESPLUSIONE DEI TAMPONAMENTI
Fasi applicative dell’intonaco di calce e della rete in fibra di vetro quadriassiale
Ing. Roberto Calliari
FASE 7 – PROGETTO
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DEL COLORE
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FASE 7 – PROGETTO
DEL COLORE
Fase 7 – PROGETTO DEL COLORE – Benessere ambientale
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Fase 7 – PROGETTO DEL COLORE – Benessere ambientale
Progetto e Direzione Lavori :
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
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