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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento di edifici in struttura
prefabbricataProf. ing. Gennaro Magliulo
ReLuis - Università di Napoli "Federico II"
SAIE 2012 | FORUM Sicurezza & Sostenibilità
Cinque mesi dopo il sisma
Tecniche innovative per una ripresa
efficiente e sicura
Bologna, 20 ottobre 2012
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento di edifici in struttura prefabbricata – Prof. G. Magliulo
Cinque mesi dopo il sisma -Tecniche innovative per una ripresa efficiente e sicura
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Le strutture prefabbricate
Strutture monopiano
per uso industriale Strutture pluripiano per
uso commerciale
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Le strutture prefabbricate
Unione
trave-pilastro
Unione
Pilastro-fondazione
Unione
tegolo - trave
Unione
pannello-struttura
Insieme di pilastri prefabbricati ancorati al suolo, generalmente tramite un
plinto a bicchiere. I pilastri sono collegati da travi semplicemente appoggiate
per attrito o tramite connessione spinottata. Le travi, a loro volta, sostengono
gli elementi di copertura il cui collegamento può essere di tipo attritivo o
essere assicurato da spinotti. Il sistema di chiusura esterna tipicamente
impiegato è costituito da pannelli prefabbricati orizzontali o verticali, collegati
rispettivamente ai pilastri o alle travi.
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Cinque mesi dopo il sisma -Tecniche innovative per una ripresa efficiente e sicura
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Le unioni nelle strutture prefabbricateUnione pilastro-fondazione
mediante plinto a bicchiere
Unione spinottata trave-pilastro
Unione tegolo-trave
mediante angolari metallici
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Le unioni nelle strutture prefabbricate
Alberto Dal Lago et al.
Alberto Dal Lago et al.
Pannelli prefabbricati orizzontali collegati ai pilastri
Pannelli prefabbricati verticali collegati in sommità alle travi
Alberto Dal Lago et al.
Alberto Dal Lago et al.
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Il comportamento delle strutture prefabbricate nel terremoto de L’ Aquila(2009)
Caratteristiche dell’evento
sismico principale:
• Ml = 5.8
• Epicentro : L’Aquila
Vittime:
• 308 morti
• 1500 feriti
• 65.000 sfollati
Danni:
• Notevoli al patrimonio storico-
artistico (più di 100 chiese
distrutte)
• Collassi di edifici in c.a.
• Collassi non diffusi di strutture
prefabbricate
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Il comportamento delle strutture prefabbricate nel terremoto de L’ Aquila(2009)
Magliulo 2009
Magliulo 2009
Magliulo 2009
Magliulo 2009
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Il comportamento delle strutture prefabbricate nel terremoto dell’ Emilia(2012)
Caratteristiche degli eventi
sismici principali:
Evento del 20 Maggio• Ml = 5.9
• Epicentro: Finale Emilia(MO)
Evento del 29 Maggio• Ml = 5.2
• Epicentro: Medolla (MO)
Vittime:
• 27 morti
• 400 feriti
• 15.000 sfollatiDanni:
• Patrimonio storico-artistico
• Patrimonio rurale
• Ingenti per le strutture
prefabbricate
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Il comportamento delle strutture prefabbricate nel terremoto dell’ Emilia(2012)
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Carenze strutturali degli edifici prefabbricati� Criticità dei sistemi di connessione copertura-trave
Collasso dei tegoli di
copertura a causa della
crisi della connessione
tegolo-trave (perdita di
appoggio)
Dettaglio della
connessione
attritiva
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� Criticità dei sistemi di connessione trave-pilastro
Carenze strutturali degli edifici prefabbricati
Perdita di appoggio della trave a causa del collasso della connessione
trave-pilastro
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Collasso della
connessione spinottata
con conseguente
perdita di appoggio
della trave e collasso
della copertura
Rotazione della trave e
conseguente rottura
dell’appoggio
Carenze strutturali degli edifici prefabbricati� Criticità dei sistemi di connessione trave-pilastro
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Carenze strutturali degli edifici prefabbricati� Criticità dei sistemi di connessione pannello-struttura
Crollo dei pannelli di
tamponamento verticali ed
orizzontali a causa del
collasso della connessione
alla struttura
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Carenze strutturali degli edifici prefabbricati� Formazione di cerniere plastiche alla base dei pilastri
� Perdita di verticalità dei pilastri prefabbricati (possibile problema a livello
delle fondazioni)
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Carenze strutturali degli edifici prefabbricati
In sintesi le principali carenze riscontrate riguardano:
� Assenza di unione meccanica tra gli elementi strutturali, ricorrendo sovente
all’attrito con meccanismo fortemente vulnerabile nei confronti delle azioni
sismiche e strutture fortemente sensibili ai fenomeni di perdita di appoggio;
� Collegamento meccanico trave-pilastro non efficace (ad esempio spessori di
copriferro ridotti nel caso di utilizzo di spinotto metallico);
� Inadeguatezza della connessione del sistema di tamponatura esterna degli
edifici prefabbricati (pannelli prefabbricati in c.a. ed alleggeriti) alla struttura;
� Carenze in termini di resistenza e/o duttilità nei sistemi resistenti verticali e
nei sistemi di fondazione a causa di progettazione in accordo a norme
obsolete o, comunque, non sismiche.
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
Nel capitolo 8 delle NTC (D.M. 14/01/2008) sono definiti i criteri generali per la
valutazione della sicurezza e la progettazione di interventi su costruzioni esistenti:
� "La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni
esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU , salvo che per le costruzioni
in classe d’uso IV, per le quali sono richieste anche le verifiche agli SLE … "
� "Le verifiche agli SLU, per la combinazione sismica, possono essere eseguite rispetto alla
condizione di salvaguardia della vita umana o in alternativa alla condizione di collasso "
� "Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza (§8.3)
quando ricorra anche una sola delle seguenti situazioni:
- riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di
alcune sue parti dovuta a danneggiamenti prodotti da azioni ambientali (sisma,
vento, neve e temperatura)…
- provati gravi errori di progetto o di costruzione…
- cambio della destinazione d’uso della costruzione….
- interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano, anche solo in
parte, con elementi aventi funzione strutturale…"
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
Nel capitolo 8 delle NTC (D.M. 14/01/2008) sono definiti i criteri generali per la
valutazione della sicurezza e la progettazione di interventi su costruzioni esistenti:
� "La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se:
- l’uso della costruzione possa continuare senza interventi;
- l’uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o
imposizione di limitazioni e/o cautele nell’uso);
- sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante. "
Interventi di Interventi di Interventi di Interventi di miglioramento o miglioramento o miglioramento o miglioramento o
adeguamento adeguamento adeguamento adeguamento
Interventi di Interventi di Interventi di Interventi di miglioramento o miglioramento o miglioramento o miglioramento o
adeguamento adeguamento adeguamento adeguamento
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� " Si individuano le seguenti categorie di intervento (§8.4):
� interventi di adeguamento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente,
conseguendo i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme;
Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
Nel capitolo 8 delle NTC (D.M. 14/01/2008) sono definiti i criteri generali per la
valutazione della sicurezza e la progettazione di interventi su costruzioni esistenti:
� interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente,
" La valutazione della sicurezza, nel caso di intervento di adeguamento, è finalizzata
a stabilire se la struttura, a seguito dell’intervento, è in grado di resistere alle
combinazioni delle azioni di progetto contenute nelle NTC…. " (Circolare 617/2009)
" In generale ricadono in questa categoria tutti gli interventi che […] fanno variare
significativamente la rigidezza, la resistenza e/o la duttilità dei singoli elementi o parti
strutturali e/o introducono nuovi elementi strutturali, così che il comportamento
strutturale locale o globale, particolarmente rispetto alle azioni sismiche, ne sia
significativamente modificato." (Circolare 617/2009)
� riparazioni o interventi locali che interessino singoli elementi strutturali e che
comunque non riducano le condizioni di sicurezza preesistenti"
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
Criteri e tipi di intervento (§8.7.4)
� " Per tutte le tipologie di costruzioni esistenti gli interventi di consolidamento vanno
applicati in modo regolare ed uniforme. L’esecuzione di interventi su porzioni limitate
dell’edificio va opportunamente valutata e giustificata, considerando la variazione nella
distribuzione delle rigidezze e delle resistenze e la conseguente eventuale interazione con
le parti restanti della struttura. Particolare attenzione deve essere posta alla fase
esecutiva degli interventi, in quanto una cattiva esecuzione può peggiorare il
comportamento globale delle costruzioni... "
� " La scelta del tipo, della tecnica, dell’entità e dell’urgenza dell’intervento dipende dai
risultati della precedente fase di valutazione, dovendo mirare prioritariamente a
contrastare lo sviluppo di meccanismi locali e/o di meccanismi fragili e, quindi, a
migliorare il comportamento globale della costruzione... "
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
Progetto dell’intervento (§8.7.5)
" Per tutte le tipologie costruttive, il progetto dell’intervento di adeguamento o
miglioramento sismico deve comprendere:
a) verifica della struttura prima dell’intervento con identificazione delle carenze e del
livello di azione sismica per la quale viene raggiunto lo SLU (e SLE se richiesto);
b) scelta motivata del tipo di intervento;
c) scelta delle tecniche e/o dei materiali;
d) dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali
aggiuntivi;
e) analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura post-intervento;
f) verifica della struttura post-intervento con determinazione del livello di azione
sismica per la quale viene raggiunto lo SLU (e SLE se richiesto). "
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
� Capitolo 8 delle NTC relativo alle
costruzioni esistenti
" Le linee di indirizzo"
Sulla base di:
� Il D.L. 6 giugno 2012 n. 74
“Interventi immediati per il
superamento dell’emergenza”
nascono le linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici
prefabbricati
� Legge 1/08/2012, n. 122
M1
Diapositiva 21
M1 Si deve inserire anche l L di agosto che ha modificato in parte il DL del 6 giungo (c'è il riferimento sulla presentazione che ti ho inviato). forse anche in questo caso possiamo riportare cosa dice tale legge con riferimento particolare sul migliramento dopo il sisma (anche per questo ci sono due slide sulla presentazione che penso tu posso copiare)Marianna; 16/10/2012
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
Il processo viene coordinato e realizzato in due fasi:
A.A.A.A. Fase 1: Fase 1: Fase 1: Fase 1: Eliminazione delle carenze strutturali più rilevanti, nel rispetto del
comportamento complessivo dell’organismo strutturale – [Articolo 3, §8]
B.B.B.B. Fase 2Fase 2Fase 2Fase 2: Interventi estesi e sistematici per il conseguimento delle prestazioni
richieste, integrando in un contesto più ampio e incisivo i correttivi posti in
essere nel corso della prima fase - [Articolo 3, §10]
“Interventi immediati per il superamento dell’emergenza”
D.L. 6 giugno 2012 n.74 convertito in Legge 1/08/2012, n.122
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
“Interventi immediati per il superamento dell’emergenza”
D.L. 6 giugno 2012 n.74 convertito in Legge 1/08/2012, n.122
A.A.A.A. Fase Fase Fase Fase 1111:::: il certificato provvisorio di agibilita' sismica
B. Fase 2B. Fase 2B. Fase 2B. Fase 2: in caso di assenza di danno:
• Se l'accelerazione spettrale subita dalla costruzione in esame supera il 70%
dell'accelerazione spettrale elastica per una costruzione nuova di analoghe
caratteristiche, per sottosuolo corrispondente, la verifica di sicurezza risulta
soddisfatta
• Se l'accelerazione spettrale subita non supera il 70% è necessaria la
valutazione della sicurezza (capitolo 8.3 delle NTC 2008) entro 6 mesi dal
decreto
• Se il livello di sicurezza risulta inferiore al 60% della sicurezza richiesta ad un
edificio nuovo è necessario il miglioramento sismico al 60% (da 4 a 8 anni in
base alla percentuale a partire dal termine della valutazione)
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
• Non consentire la perdita di appoggio della trave dal pilastro
• Non modificare lo schema statico preesistente
• Contrastare la rotazione torsionale delle travi alte e delle capriate
• Bloccare, oltre un limite prefissato, tutte le traslazioni relative tra gli elementi
attraverso meccanismi di trasmissione degli sforzi possibilmente di natura
isostatica
• Ancoraggio dei dispositivi di connessione lontano dai lembi esterni degli
elementi (elevati copriferri)
Requisiti della connessione trave-pilastro
1.1.1.1. Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio travetravetravetrave----pilastropilastropilastropilastro
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
Categorie di intervento
1. Inserimento di nuovi dispositivi meccanici di connessione tra i due elementi
2. Aumento della base di appoggio della trave sul pilastro : si può intervenire
lasciando gli appoggi scorrevoli ma aumentando la base di appoggio (non
facile stima degli spostamenti orizzontali, facendo attenzione alla
componente verticale del sisma)
1.1.1.1. Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio travetravetravetrave----pilastropilastropilastropilastro
Sistema brevettato Sistema brevettato Sistema brevettato Sistema brevettato SICURLINKSICURLINKSICURLINKSICURLINK
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
In aggiunta ai dispositivi meccanici è possibile prevedere dispositivi di
dissipazione energetica in modo tale che a seguito del terremoto pilastro e trave
non dovrebbero danneggiarsi ed il dispositivo è l’unico elemento che va
sostituito
Con l’inserimento di nuovi connettori potrebbe
essere necessario prevedere un confinamento
locale del pilastro con incravattatura metallica o
fasciatura con guaina in fibre di carbonio
Categorie di intervento
1.1.1.1. Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio travetravetravetrave----pilastropilastropilastropilastro
Collegamento Collegamento Collegamento Collegamento dissipativo dissipativo dissipativo dissipativo
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• Impedire la perdita di appoggio di copertura della trave
• Non modificare lo schema statico preesistente
• Bloccare, oltre un limite prefissato, tutte le traslazioni relative tra gli elementi
attraverso meccanismi di trasmissione degli sforzi possibilmente di natura
isostatica
• Ancoraggio dei dispositivi di connessione lontano dai lembi esterni degli
elementi (elevati copriferri)
Requisiti della connessione copertura - trave
1.1.1.1. Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio copertura copertura copertura copertura ----
travetravetravetrave
Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
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1. Inserimento nuovi dispositivi meccanici di connessione tra gli elementi: tra
tegolo e trave è possibile inserire nuovi connettori in acciaio bullonati a trave
e nervatura del tegolo
Collegamento traveCollegamento traveCollegamento traveCollegamento trave---- tegolo con squadrette metalliche deformabili e viti di connessionetegolo con squadrette metalliche deformabili e viti di connessionetegolo con squadrette metalliche deformabili e viti di connessionetegolo con squadrette metalliche deformabili e viti di connessione
NOTA: Con l’inserimento di nuovi connettori diventa indispensabile considerare nelle fasi di
esecuzione la possibile interferenza del dispositivo con le armature di precompressione
negli elementi collegati
Categorie di intervento
Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
1.1.1.1. Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio Interventi volti ad evitare crisi per perdita di appoggio copertura copertura copertura copertura ----
travetravetravetrave
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
• Si deve prendere in considerazione la capacità della connessione non solamente nei termini richiesti dallo SLD, ma anche e soprattutto in modo tale da poter garantire alla connessione la capacità di sviluppare le deformazioni imposte dallo SLV senza che il collasso venga raggiunto
• Consentire, se possibile, le traslazioni relative struttura-pannello nel piano del pannello al fine di evitare qualunque collaborazione tra i componenti non strutturali e l’ossatura portante dell’edificio
• Il cedimento anche di un singolo elemento del sistema di ancoraggio comporta il rovesciamento del pannello a terra, con notevoli rischi per l’incolumità delle persone: un intervento minimo di prima fase può essere di prevedere collegamenti di ritenuta anti-ribaltamento
2.2.2.2. Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura
prefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principaliprefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principaliprefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principaliprefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principali
Requisiti della connessione tamponatura-struttura
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1. Nuovi elementi di collegamento meccanico tra pannello e struttura: angolari
in acciaio bullonati e staffe in lamiera
2. Cavi anti-caduta fissati a pilastro e pannello ai quattro spigoli o fissati a trave
e pannello ai due attacchi superiori
Collegamento di pannelli verticali mediante Collegamento di pannelli verticali mediante Collegamento di pannelli verticali mediante Collegamento di pannelli verticali mediante
squadrettesquadrettesquadrettesquadrette in acciaioin acciaioin acciaioin acciaio
Inserimento di cavi antiInserimento di cavi antiInserimento di cavi antiInserimento di cavi anti----caduta per caduta per caduta per caduta per
pannelli orizzontalipannelli orizzontalipannelli orizzontalipannelli orizzontali
Categorie di intervento
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2.2.2.2. Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura Interventi per evitare il collasso di elementi di tamponatura
prefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principaliprefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principaliprefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principaliprefabbricati non adeguatamente ancorati alle strutture principali
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Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
3.3.3.3. Interventi Interventi Interventi Interventi su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti
(fondazioni (fondazioni (fondazioni (fondazioni e e e e pilastri) pilastri) pilastri) pilastri)
• Adeguata rigidezza nei confronti della rotazione, sufficiente a garantire
l’incastro alla base dei pilastri
• Adeguata resistenza nei confronti delle azioni laterali, trasmesse dal pilastro.
In un contesto di gerarchia delle resistenze, si rende necessario
sovradimensionare la resistenza di tale elemento rispetto alla sovrastruttura
Requisiti degli elementi di fondazione
Requisiti dei pilastri
• Adeguata rigidezza nei confronti delle sollecitazioni di progetto
• Adeguata resistenza nei confronti delle sollecitazioni di progetto
• Adeguata duttilità nei confronti delle sollecitazioni di progetto
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1. Collegamento plinto con pavimentazione industriale – aumento rigidezza
2. Consolidamento del terreno circostante la fondazione
3. Ringrossi – aumento di resistenza, rigidezza e duttilità
4. Rinforzo con fibre – aumento resistenza e duttilità
5. Incamiciatura – aumento resistenza e duttilità
Collegamento plintoCollegamento plintoCollegamento plintoCollegamento plinto----pavimento pavimento pavimento pavimento
industrialeindustrialeindustrialeindustriale
RingrossoRingrossoRingrossoRingrosso IncamiciaturaIncamiciaturaIncamiciaturaIncamiciatura
Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
3.3.3.3. Interventi Interventi Interventi Interventi su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti su elementi strutturali verticali danneggiati o carenti
(fondazioni (fondazioni (fondazioni (fondazioni e e e e pilastri) pilastri) pilastri) pilastri)
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• Data la massa portata ed eventuali vincoli con la struttura circostante le
scaffalature possono interagire con la struttura, causando danni e/o
perdendo il contenuto da essi portato
• Nell'immediato periodo è necessario ridurre la portata al 60% di quella
nominale, dichiarata dai cartelli di portata, scaricando le zone/piani
dell'impianto maggiormente distanti dai vincoli a terra
• Nel medio periodo dovrebbero essere verificate le portate di tutte le
scaffalature, tenendo conto del grado di sismicità locale. Questa verifica deve
essere estesa alle fondazioni e agli altri componenti strutturali ai quali sono
vincolati
Requisiti delle scaffalature
Criteri per il miglioramento e l’adeguamento delle strutture prefabbricate
4.4.4.4. Interventi sulle scaffalatureInterventi sulle scaffalatureInterventi sulle scaffalatureInterventi sulle scaffalature
SAIE 2012 | FORUM Sicurezza & Sostenibilità
Criteri per il miglioramento e l’adeguamento di edifici in struttura prefabbricata – Prof. G. Magliulo
Cinque mesi dopo il sisma -Tecniche innovative per una ripresa efficiente e sicura
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Grazie per l’attenzione