Strutture esistenti - Calcolo e Verifica senza l'ausilio ... esistenti - Calcolo e... · campo non lineare della struttura. Le Strutture ... riportate per l’analisi statica lineare

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

Ing. Stefano Ciaramella, PhD

Fasi del processo di valutazione della sicurezza e progettazione degliinterventi:

� Conoscenza della geometria, dei materiali che costituiscono la struttura edelle loro condizioni di conservazione

� Definizione delle prestazioni richieste in termini di pericolosità sismica delsito in cui ricade l’edificio

� Analisi e verifica della struttura esistente mediante modelli di calcoloeapprocci compatibili con il comportamento sismico

� Progetto di adeguamento o miglioramento sismico della struttura infunzione 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 redazionedella valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento…


� il progetto dell’edificio riflette lo stato delle conoscenze al tempo della lorocostruzione;

� il progetto può contenere difetti di impostazione concettuale e direalizzazione non evidenziabili;

� l’edificio può aver subito nel tempo modifiche strutturali e/o interventi chelo hanno trasformato in un organismo edilizio diverso dal quello originario

� l’edificio può essere stato soggetto a terremoti passati o ad altre azioniaccidentali i cui effetti non sono manifesti.


3Ing. Stefano Ciaramella, PhD

Conoscenza dell’Edificio Esistente: aspetti fondamentalila valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi sononormalmenteaffetti da un grado di incertezzadiverso da quello degli edifici di nuovaprogettazione…

ANALISI STORICO – CRITICA (§8.5.1 – NTC 2008)

� Documenti di progetto con particolare riferimento a:

� relazioni geologiche

� relazioni geotecniche

� relazioni strutturali

� elaborati grafici strutturali

� Eventuale documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzione;

� Rilievo strutturale geometrico e dei dettagli esecutivi;

� Prove in-situ e in laboratorio (caratterizzazione meccanica dei materiali).



Dati necessari per la valutazione della sicurezza (C8A.1.B – Circolare617)

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Le prove in-situ



LIVELLI DI CONOSCENZA (§8.5.1 – NTC 2008 & C.8.5.4 –Circolare 617)

� LC1: Conoscenza Limitata

� LC2: Conoscenza Adeguata

� LC3: Conoscenza Accurata

da utilizzare comeulteriori coefficienti parziali di sicurezza chetengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello

FATTORI DI CONFIDENZA (Appendice C8A - Circolare 617)



Appendice C8A - Circolare 617



Appendice C8A - Circolare 617

CAPACITA’ ≥≥≥≥ DOMANDA

� la domanda determinata dall’evento sismico, che genera, nella struttura,delle forze d’inerzia pari al prodotto delle sue masse per le accelerazioniassociate alle vibrazioni indotte dal movimento del terreno;

� la capacità determinata dalle caratteristiche di resistenza e deformabilità incampo non lineare della struttura.


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Gli approcci progettuali alternativi (isolamento sismico) agiscono sulladomanda

Gli approcci progettuali classici mirano ad incrementare la capacità al cresceredell’azione sismica


Valutazione della sicurezza: un procedimento quantitativo volto a stabilire seun edificio è in grado o meno di resistere all’azione sismica di progetto contenutanelle norme.

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Elemento duttile(trave)

Elemento fragile(colonna)

Edifici Nuovi: Valutazione della Sicurezza


• DITTILITA’• GERARCHIA DELLE RESISTENZE

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Elemento duttile(trave)

Elemento fragile(colonna)

� Gli elementi strutturali, generalmente,nonsoddisfano la Gerarchia delle Resistenze

� La distinzione preventiva degli elementistrutturali in duttili e fragili è priva difondamento

E’ necessario distinguere,ai fini delle verifiche,gli elementi strutturali in:

o Elementi/Meccanismi "duttili"

o Elementi/Meccanismi "fragili"???


Edifici Esistenti: Valutazione della Sicurezza

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Le Strutture EsistentiMeccanismi duttili & fragili

vL

N

V

∆

/ vLθ = ∆

V V

V V

θ θ

θ θ

ufVusV

eV

yVuV

eV

yVuV

yθuθ yθ

uθ

15% uV

uθ uθ

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 AcciaioNelle costruzioni esistenti in cemento armato o in acciaio soggette ad azioni sismicheviene attivata la capacità dielementi e meccanismi resistenti, che possono essere“duttili” o “fragili” ….

CIRCOLARE 617C8.7.2.4 Metodi di analisi e criteri di verificaGli effetti dell’azione sismica, possono essere valutati con uno dei metodi di cui al § 7.3delle 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 inC8.7.2.5 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 Elasticoo Applicabile se sono valide le condizioni di cui al §7.3.3.2 NTC 2008

o L’azione sismica è valutata attraverso lospettro elastico(non ridotto) relativo alla zonasismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato;

o Gli effetti derivanti dall’analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte leduecondizioni:

Condizione 1• si calcolano i coefficientiρρρρi = Di /Ci essendo:

Di il momento flettente fornito dall’analisi della strutturaconsideratasoggetta alla combinazione di carico sismica e utilizzandoi valori medi deimoduli elastici dei materiali,

Ci il momento resistente valutato con sforzo normale relativoallecondizioni di carico gravitazionali e considerando le proprietà medie deimateriali;

• si cercano, fra tutti i coefficientiρi > 2 , ρρρρmax e ρρρρmin ;

• si verifica la condizione ρρρρmax /ρρρρmin < 2 .5

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

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� Analisi Statica Lineare con Spettro Elasticoo Applicabile se sono valide le condizioni di cui al §7.3.3.2 NTC 2008

o L’azione sismica è valutata attraverso lospettro elastico(non ridotto) relativo alla zonasismica in esame e con riferimento allo stato limite (SL) analizzato;

o Gli effetti derivanti dall’analisi possono considerarsi attendibili se sono soddisfatte leduecondizioni:

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 delvalore assunto dal rapportoρρρρi = Di /Ci :

ρρρρi ≥ 1 la domandaDi viene presa dai risultati dell’analisi;

ρρρρi < 1 la domandaDi viene calcolata sulla base della resistenzadegli elementi duttili adiacenti attraverso considerazionidi equilibrio.


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� Analisi Statica Lineare con Spettro Elastico Ridottoo Applicabile se sono valide le condizioni di cui al §7.3.3.2 NTC 2008

o L’azione sismica è valutata attraverso lospettro elastico le cui ordinate sono ridotte conun fattore di struttura q, scelto nell’intervallo1.5 ÷÷÷÷ 3.0, sulla base della regolaritànonché dei tassi di lavoro dei materiali sotto le azioni statiche;


� Analisi Dinamica con Spettro Elasticoo Applicabile secondo quanto indicato al § 7.3.3.1 delle NTC,

o Applicabile alle medesime condizioni di cui ai punti precedenti (Analisi Statica Linearecon Spettro Elastico).

� Analisi Dinamica con Spettro Elastico Ridottoo 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 glieffettiindotti dalle azioni sismichein termini di deformazionicon le rispettivecapacitàespressein termini di limiti di deformabilità (C8.7.2.5 – Circolare n. 617);

o la verifica degli elementi/meccanismi “fragili ” viene eseguita confrontando glieffettiindotti dalle azioni sismichein termini di forze con le rispettivecapacità espresseintermini 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 glieffetti indotti dall’azionesismica in termini di forze ridotta del fattoreq = 1.5 ÷÷÷÷ 3.0 con le rispettive capacitàespressein termini di resistenze;

o la verifica degli elementi “fragili ” viene eseguita confrontando glieffetti indottidall’azione sismica intermini di forze ridotta di q = l.5 con le rispettive capacitàespressein termini di resistenze;

o La verificanon va eseguita per lo Stato Limite di Collasso;

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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 perl’applicazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 14gennaio 2008”;

� G. Manfredi, A. Masi, R. Pinho, G. Verderame, M. Vona , "Valutazione degliedifici esistenti in Cemento Armato", IUSS Press;

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