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VULNERABILITA' SISMICA  

VULNERABILITA’ SISMICA PER GLI EDIFICI STRATEGICI

Il rischio sismico in Italia è un problema di dimensioni molto rilevanti, basti pensare alle oltre 120.000 vittime causate nell’ultimo secolo per danni economici elevatissimi. L’Italia è un paese caratterizzato da una pericolosità sismica medio-alta ma da una vulnerabilità molto elevata. Il nostro patrimonio edilizio è, infatti, caratterizzato da una notevole fragilità dovuta soprattutto all’età e alle caratteristiche tipologiche e strutturali delle costruzioni.
AHRCOS è un’ azienda altamente specializzata nel restauro e consolidamento di edifici strategici e di pubblico interesse.

AHRCOS opera in perfetto accordo con quanto previsto dagli studi di vulnerabilità sismica degli edifici pubblici, strategici e di culto e dalle linee guida per gli interventi di riparazione del danno e miglioramento sismico per gli edifici di culto e monumentali coordinato e redatto dal C.N.R.
Lo scopo della vulnerabilità sismica eseguita negli edifici in generale è quello di definire coefficienti di sicurezza per i diversi elementi strutturali, quindi valutare della sicurezza dell’edificio.

In particolare per raggiungere tale scopo AHRCOS opera in maniera scrupolosa ed attenta mediante:

Rilievo, ossia un’approfondita indagine conoscitiva in modo da risalire alle conoscenze ed alle tecniche relative al tempo della sua realizzazione, e le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto, nonché gli eventi che lo hanno interessato.
Laddove è possibile si provvede ad effettuare saggi in corrispondenza dei solai, per la determinazione dei materiali usati e della geometria degli stessi.
Per la determinazione delle armature di travi e pilastri in cemento armato si provvede, dove possibile, ad effettuare saggi; mediante il “back design” si risale alle caratteristiche strutturali degli altri elementi in cui il saggio non verrà eseguito.
Strumento importante è la relazione fotografica in cui si riportano i prospetti dell’edificio, i dettagli costruttivi e le principali viste in corrispondenza di tutti i piani. Vengono realizzati degli elaborati grafici in cui si riportano le informazioni ottenute dai rilievi geometrici e strutturali che costituiscono il rilievo vero e proprio.

Indagini diagnostiche; In seguito alle prove sperimentali eseguite in laboratorio ed in sito, viene redatta una relazione di caratterizzazione meccanica dei materiali che verranno poi assunti nella valutazione di sicurezza.


Esecuzione di carotaggio
In base all’estensione del rilievo e delle indagini verrà definito il “Livello di conoscenza” raggiunto quindi il “Fattore di Confidenza” da adottare nell’assegnazione delle proprietà meccaniche ai materiali.

Prova dei martinetti piatti doppi

Le prove si distinguono in distruttive e non distruttive.

AHRCOS esegue, sulla base di concrete esperienze di cantiere, in maniera puntuale e per ogni categoria di intervento, varie tipologie di prove al fine di individuare tutte le fasi operative che contribuiscono alla corretta esecuzione dell’ intervento di adeguamento sismico.

La conoscenza di tecniche tradizionali, unitamente alla costante ricerca e sperimentazione di più aggiornate modalità di intervento, ci consente di lavorare nel pieno rispetto della natura e della conservazione del bene, consci delle responsabilità e dell'impegno del nostro lavoro.

Gli strumenti di prova utilizzati più diffusi sono: carotaggio, sonde Windsor, ultrasuoni, georadar, sclerometro, martinetti piatti, termografia, pull-out, pacometro, penetrometro, carbonatazione…

Dall’interpretazione delle prove eseguite è possibile individuare le caratteristiche meccaniche dei materiali strutturali impiegati.

Modellazione numerica e analisi strutturale;
Terminate le fasi di rilievo e diagnostiche è possibile costruire un modello tridimensionale della struttura con un programma di calcolo agli elementi finiti (FEM), nel quale viene simulata l’azione sismica in funzione del profilo stratigrafico del suolo di fondazione e della Zona sismica di riferimento dell’edificio in questione (Zona I, II, III o IV) secondo la più recente Classificazione sismica del territorio nazionale, dell’importanza dell’edificio e della sua vita utile, quindi valutarne la risposta sismica. Per determinare le sollecitazioni, è frequente l’impiego di analisi dinamica modale di tipo lineare con spettro di risposta, in particolare si considerano un numero di modi di vibrare opportuno in modo tale da eccitare una percentuale di massa sufficiente nelle due direzioni (>85%).
In particolare per lo stato limite ultimo le probabilità di superamento nel periodo di riferimento sono del 10% per lo Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV), ed del 5% per lo Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC).
In particolare le azioni sismiche sono determinate considerando i parametri seguenti per la valutazione degli spettri di risposta:

  • Categoria sottosuolo
  • Categoria topografica
  • Fattore di smorzamento
  • Fattore di struttura

Spettri di risposta per gli stati limite ultimi (SLV, SLC)

MODELLI DI CALCOLO

 


Determinazione dei coefficienti di sicurezza.
Secondo il D.M. 14/01/2008, la valutazione della sicurezza degli edifici esistenti può essere eseguita con riferimento ai soli stati limite ultimi. Le verifiche agli stati limite ultimi possono essere eseguite rispetto alla condizione di salvaguardia della vita umana (SLV) o, in alternativa, alla condizione di collasso (SLC).

Per quanto riguarda gli edifici in muratura, gli elementi murari verticali vengono verificati considerando le relazioni a seguire:

Verifica a taglio nel piano:
Verifica a presso flessione nel piano:
Verifica a presso flessione fuori del piano:
Per le verifiche sopra indicate si sfruttano le integrazioni delle tensioni in corrispondenza dei piani di verifica, in modo da ottenere il valore dello sforzo assiale, del taglio, del momento flettente nel piano e di quello fuori dal piano, agente sulla sezione muraria considerata. Si individua il valore della resistenza tagliante offerta dal maschio e viene determinato in questo modo il valore del coefficiente di sicurezza come rapporto delle resistenze sulle sollecitazioni; il minimo coefficiente di sicurezza tra tutti gli altri ottenuti per uno stesso maschio murario per le diverse combinazioni di carico analizzate, rappresenta il coefficiente di sicurezza per il maschio considerato.

Iterando il procedimento a tutti i maschi della parete, per tutti i piani, è possibile creare una verifica d’insieme della parete; confrontando il di tutti i maschi si considera il minore e coincide con il fattore di sicurezza della parete intera, ammettendo che la crisi della parete sia legata alla crisi del suo elemento più debole. Dalle tre verifiche viene, infine, scelto il coefficiente di sicurezza più basso come coefficiente di sicurezza della parete intera.

Nel caso in cui le accelerazioni che portano al collasso l’edificio o parte di esso risultino inferiori all’accelerazione di progetto, viene evidenziata la successione degli elementi che possono entrare in crisi al crescere delle accelerazioni sismiche. Così facendo saranno individuabili i punti deboli della struttura e di conseguenza si possono formulare ipotesi di interventi atti ad aumentare il livello di sicurezza dell’edificio.
(sostituzione delle catene metalliche con altre più adeguate e opportunamente ancorate, riparazione di lesioni nella muratura con interventi di “cuci scuci”, ristilatura dei giunti di malta nelle zone degradate, iniezioni con miscele consolidanti, esecuzione di intonaci armati, repointing nei giunti di malta con barre in materiale composito per incrementarne la resistenza, rinforzi di volte con materiali compositi…)

Per la valutazione dei rinforzi in materiale composito si fa riferimento alla CNR-DT 200/2004 “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo di interventi di consolidamento statico mediante l’utilizzo di compositi fibrorinforzati” i cui passaggi sono brevemente sintetizzati nella valutazione della lunghezza ottimale di ancoraggio “le”:

dove:
è il modulo di elasticità normale della fibra in direzione della forza;
è la resistenza media a trazione del supporto.
L’energia specifica di frattura del legame di aderenza rinforzo-supporto è definita come
nella quale è la resistenza caratteristica del supporto

è un fattore geometrico

dove sono la larghezza della trave e del rinforzo rispettivamente.

Con riferimento ad una de laminazione che coinvolga i primi strati di supporto e per lunghezze di ancoraggio maggiori o uguali a quella ottimale, la tensione di progetto del rinforzo, , ovvero il valore della massima tensione alla quale il rinforzo può lavorare nella sezione terminale di ancoraggio vale:


Repointing orizzontale e verticale di pareti in muratura con tessuti in C-FRP

il coefficiente parziale di sicurezza del modello di resistenza (aderenza);
è un coefficiente parziale del supporto.

In alternativa è possibile ricorrere ad una procedura semplificata consistente nel verificare che allo SLU la tensione nel composito fibrorinforzato non ecceda un valore massimo, fornito dalla seguente relazione:

Essendo un fattore sperimentale.

 

Applicazione di barre al carbonio nei giunti di malta