Appunti di Strutture esistenti

Appunti

Lezione 1

Patrimonio Edilizio Italiano:* Gli edifici in c.a. sono stati realizzati in gran parte negli anni '60-'70-'80.* Nel 1991 erano il 50% del patrimonio edilizio ad uso abitativo.

Progettazione degli edifici nuovi → Analisi LinearePerché la duttilità della struttura e dei suoi elementi viene garantita in fase di progetto (con: gerarchie delle resistenze, chiusura/spaziatura delle staffe, lunghezze di sovrapposizione e ancoraggio delle barre ecc.) e non deve essere verificata a posteriori.

Valutazione delle strutture esistenti → Analisi Non-LineariPerché spesso progettati con normative ormai superate e prive di prescrizione sulla duttilità globale/locale → il progettista deve "scoprire/ricercare" qual è la duttilità della struttura.

La Campagna di Indagini:

Raccogliere ed esaminare i dati relativi a una data struttura al fine di individuarne geometria, dettagli strutturali, proprietà dei materiali, presenza e cause di eventuali comportamenti non soddisfacenti.

1. Fonti di informazione:
   • A) Documenti di Progetto
     • Peri.odi di progettazione e di costruzione
     • Progettisti, direttore dei lavori, collaudatore, costruttore
     • Disegni originali, elaborati di collaudo e contabili
   • B) Rilievo strutturale
   • C) Indagini in-situ e prove di laboratorio

Livelli di Conoscenza:

• LC1: Conoscenza limitata
• LC2: Conoscenza adeguata
• LC3: Conoscenza accurata

Gli aspetti che definiscono i livelli di conoscenza sono:

• Geometria: caratteristiche geometriche degli elementi strutturali.
• Dettagli Strutturali: Quantità e disposizione delle armature, compreso il passo delle staffe e le loro chiusura (c.a.), collegamenti (acciaio), collegamenti tra elementi strutturali diversi.
• Materiali: Proprietà meccaniche dei materiali.

3. Fattori di Confidenza:

Riducendo la resistenza.

Pushover: Strategie di Analisi

Per incrementare il moltiplicatore di carico (λ) possono essere utilizzate due diverse strategie:

• Controllo del carico
• Controllo della risposta

• Vantaggi delle analisi pushover:
  • Nessun accelerogramma di input
  • Modelizzazione facilitata
  • No: simulazione/integrazione/gestione dei risultati
  • Non linearità geometrica e inelasticità del materiale
  • Spostamenti/deformazioni inelastici direttamente associati al danno
• Svantaggi delle analisi pushover:
  • La struttura viene condizionata dai modi: di vibrare più alti.
  • Incapacità nel tenere conto degli effetti del progressivo degrado della rigidezza sulla risposta dinamica della struttura.
  • Una invarianza fisica nella distribuzione dei carichi applicati alla struttura ignora la potenziale variazione delle forze nel tempo.
  • Incapacità nel tenere conto di diversi modi che nelle caratteristiche modali della struttura e delle conseguenti variazioni nell'amplificazione della risposta dinamica.
  • Rischio di introdurre imprecisioni non trascurabili, soprattutto se i modi elevati sono significativi.

Analisi Pushover Adaptiva

La distribuzione dei carichi non è più costante, ma è continuamente aggiornata durante l'analisi riflettendo il progressivo degrado della rigidezza della struttura.

Essa considera gli effetti dei modi più elevati e del contenuto in frequenza dell'input. I vantaggi principali sono:

• Tiene conto di:
  • Fenomeni di softening nella struttura
  • Allungamento del periodo della struttura
  • Modifiche delle forti inerzie dovute all'amplificazione spettrale.
• È più efficace in presenza di irregolarità (sia interni sia di rigidezza che resistenza).
• È più appropriata quando gli effetti dei modi più elevati giocano un ruolo importante nella risposta dinamica della struttura.

Gli svantaggi principali sono:

• Le stime delle deformazioni di strutture irregolari, che sono scarsamente protette da fattori di sicurezza.
• Principali causa dello sottostima: 'regole di combinazione quadratica dei modi (SRSS, CQC,...) usate per aggiungere in modo addittivo il vettore dei carichi.

2 possibili soluzioni:

1. Implementare una diversa regola di combinazione modulare
2. Usare un vettore di carico in spostamento (pushover adaptiva in spostamenti, DAP)

Pushover Adaptiva in Spostamenti (DAP)

Il vettore di carico in spostamenti è aggiornato ad ogni passo dell'analisi in accordo con le caratteristiche dinamiche della struttura.

Interventi di adeguamento:

Ovvero interventi atti ad aumentare la sicurezza strutturale preesistente, conseguendo i livelli di sicurezza fissati.

L'adeguamento è "regolativo" nel caso N_f ≥ 1. Nel caso c) ed N_f ≥ 0,8, ovvero nei casi: aumento dei sovraccarichi strutturali, oppure in caso di modifica di classi d'uso che condurrano a costruzioni di classe III uso scolastico o d'uso classe IV. Oppure in caso di sopraelevazione.

I principali aspetti che dovranno essere valutati e curati nella progettazione degli interventi sono i seguenti:

• Riparazione di eventuali danni presenti
• Riduzione delle carenze dovute ad errori grossolani
• Miglioramento della capacità delle costruzioni che determinano situazioni di forte irregolarità dei edifici in termini di massa, resistenza e/o rigidezza, anche legate alla presenza di elementi non strutturali.
• Riduzione delle masse
• Riduzione dell'impiego degli elementi strutturali originari mediante l'introduzione di sistemi d'isolamento o di dissipazione di energia.
• Riduzione dell'eccessiva deformabilità degli orizzontamenti
• Miglioramento dei collegamenti degli elementi non strutturali.
• Incremento della resistenza degli elementi verticali resistenti, tenendo eventualmente conto di una possibile riduzione della duttilità globale per effetto di rinforzi locali.
• Realizzazione, ampliamento, eliminazione di giunti sismici.
• Miglioramento del sistema di fondazione, dove necessario.

Inoltre, per le strutture in c.a. dovranno essere prese in considerazione anche le seguenti tipologie di intervento (o loro combinazioni):

• Rinforzo di tutti o parte degli elementi
• Aggiunte di nuovi elementi resistenti, quali pareti in c.a., controventi in acciaio ecc.
• Eliminazione di eventuali comportamenti a "piano debole"
• Introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di resistere per intero all'azione sismica di progetto.
• Eventuale trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali, come nel caso di incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio.

Isolamento alla base

L'isolamento alla base permette una riduzione della domanda in maniera globale, abbattendo direttamente l'energia trasmessa dal suolo all'intera struttura.

• Consiste nel disaccoppiare il moto del terreno da quello della struttura, introducendo una "sconnessione" alla base.
• La continuità strutturale è garantita da particolari apparecchi di appoggio, detti isolatori, caratterizzati da un'elevata deformabilità e da una bassa resistenza in direzione orizzontale, e un'elevata rigidezza in direzione verticale.

I vantaggi principali di questa tecnologia sono:

• Indipendenza dal vincolo architettonico
• Riduzione e dissipazione delle forze: ciò induce a nessun danneggiamento della struttura.

Inoltre, gli svantaggi:

• Tecnologia ancora poco diffusa
• Prevede tecnologie che si adattano alla tipologia di intervento (es. tubazioni).

Quindi, introducendo gli smorzatori alla base dell'edificio:

la struttura diventa più flessibile e di conseguenza diminuis

Riassunto sulle diverse tecnologie: