Vademecum per la sicurezza sismica dei prefabbricati

Codici normativi nazionali, europei e internazionali - Problemi di analisi e modellazione - Verifica della sicurezza - Sistemi di miglioramento e adeguamento - Esempi di applicazioni: casi di studio - Software di calcolo strutturale agli elementi finiti di strutture intelaiate

La pubblicazione si occupa di strutture prefabbricate in cemento armato, monopiano e pluripiano, esistenti sia in ambito nazionale che internazionale al fine di valutarne la vulnerabilità sismica.

Nel testo vengono descritte ed applicate le analisi in ambito lineare e nonlineare in accordo con le NTC, al fine di determinare la domanda di sollecitazione sulla struttura. Sono riportate le verifiche di tutti gli elementi strutturali e dei sottosistemi: collegamenti, orizzontamenti, plinti a bicchiere. Vengono presi in considerazione i più diffusi sistemi di miglioramento ed adeguamento sui collegamenti pilastro-fondazione, trave-pilastro, tegolo-trave oltre che sugli stessi elementi strutturali, pilastri e pannelli. Vengono esaminati, inoltre, gli interventi globali e locali e sistemi innovativi quali i sistemi di smorzamento ad attrito e viscoelastici.

Due casi studio applicativi vengono affrontati in dettaglio: dalla conoscenza della struttura alla valutazione della sicurezza sismica. Si effettuano puntualmente verifiche a taglio, pressoflessione deviata, effetti del secondo ordine, spostamenti allo SLD.

Particolare attenzione è posta alla verifiche in fondazione e alle forcelle in sommità ai pilastri e vengono proposte e confrontate diverse soluzioni di miglioramento ed adeguamento.

NOTE SUL SOFTWARE INCLUSO

Software di gestione che consente di accedere a SeismoStruct (prodotto da SeismoSoft e distribuito da Mosayk S.r.l.), programma per il calcolo strutturale agli Elementi Finiti in grado di predire il comportamento in grandi spostamenti di strutture intelaiate tridimensionali soggette a carichi statici e dinamici tenendo in considerazione sia la nonlinearità geometrica che l’inelasticità dei materiali.

Il programma SeismoStruct è composto da tre moduli principali gestiti attraverso un’interfaccia completamente visuale:

• un Pre-Processore, in cui è possibile definire i dati di input del modello strutturale;
• un Processore, in cui viene analizzata la struttura;
• un Post-Processore per la rielaborazione dei risultati dell’analisi.

L’utilizzo di SeismoStruct è subito libero per 30 giorni. Durante questo periodo è possibile richiedere una proroga di 4 mesi con la procedura descritta nel manuale.

Utilità disponibili con il software: Glossario (principali termini tecnico-normativi); F.A.Q. (domande e risposte più frequenti); Test iniziale (verifica formazione di base); Test finale (verifica concetti analizzati).

Requisiti hardware e software: Processore da 2.00 GHz; MS Windows XP (SP3) (anche 64-bit)/Vista/7/8/10 (è necessario disporre dei privilegi di amministratore); MS .Net Framework 4 o vs. successive; 1 GB libero sull’HDD; 2 GB di RAM; Risoluzione schermo ≥ 1024×768; Accesso ad internet e browser web.

Autori

Davide Bellotti, Ingegnere civile strutturista. Ha collaborato con l’European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering (Eucentre) di Pavia occupandosi delle problematiche riguardanti strutture prefabbricate ed in particolare di aspetti legati alla loro progettazione in zona sismica, alla modellazione ed alla progettazione di prove sperimentali su grandi strutture e su sottosistemi.

Roberto Nascimbene, Ingegnere civile strutturista, è Primo Ricercatore all’European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering (Eucentre) di Pavia e docente a contratto presso la Facoltà di Ingegneria di Pavia. È autore di pubblicazioni scientifiche nazionali ed internazionali ed è membro del comitato tecnico Eurocodice 3 Parte 1-6 e della Commissione Sismica Regionale.

Indice

RINGRAZIAMENTI

ASPETTI INTRODUTTIVI ALLE STRUTTURE PREFABBRICATE
1.1. La concezione strutturale
1.2. Fasi principali della prefabbricazione
1.3. Inquadramento normativo
1.4. Principali problematiche di progettazione
1.5. Comportamento e classificazione in base alla tipologia strutturale (ambito nazionale ed internazionale)
1.5.1. Inquadramento generale
1.5.2. Tipologie strutturali
1.5.3. Pratica costruttiva nazionale
1.5.4. Classificazione dei collegamenti
1.5.5. Strutture prefabbricate tradizionali: vantaggi/svantaggi nel contesto italiano
1.6. Indicazioni specifiche di analisi e verifica
1.6.1. Modellazione, metodi di analisi e input sismico
1.6.2. Limitazioni degli spostamenti
1.6.3. Capacità in duttilità
1.6.4. Connessioni plinto-pilastro e fondazioni
1.6.5. Azioni su elementi non strutturali
1.6.6. Osservazioni conclusive
1.7. Principali danni riscontrati in strutture prefabbricate
1.7.1. Vulnerabilità delle connessioni
1.7.2. Vulnerabilità dei pilastri
1.7.3. Vulnerabilità dei pannelli di tamponamento

PROBLEMI DI ANALISI E MODELLAZIONE DI STRUTTURE PREFABBRICATE
2.1. Analisi strutturale
2.2. Input sismico e combinazione delle azioni
2.3. Modellazione strutturale
2.3.1. Materiali
2.3.2. Elementi
2.3.3. Vincoli
2.3.4. Masse
2.3.5. Effetti torsionali
2.4. Modellazione non lineare

VERIFICA DELLA SICUREZZA
3.1. Inquadramento generale e normativa di riferimento
3.2. Duttilità e confinamento
3.3. Verifiche locali agli effetti della componente sismica verticale
3.4. Calcolo dei collegamenti
3.4.1. Premessa
3.4.2. Resistenza dei collegamenti mediante indicazioni EOTA
3.4.3. Resistenza dei collegamenti mediante altri metodi di calcolo
3.5. Calcolo degli orizzontamenti
3.5.1. Indice di flessibilità
3.6. Effetti del second’ordine
3.7. Calcolo dei plinti a bicchiere
3.7.1. Metodo di calcolo proposto
3.7.1.1. Considerazioni sull’effetto dell’attrito pilastro bicchiere
3.7.1.2. Calcolo delle sottofondazioni

SISTEMI DI MIGLIORAMENTO E ADEGUAMENTO
4.1. Inquadramento generale e normativa di riferimento
4.2. Interventi sui collegamenti pilastro-fondazione
4.2.1. Collegamento plinto con pavimentazione industriale
4.2.2. Consolidamento del terreno circostante la fondazione
4.2.3. Rinforzo dei plinti esistenti
4.2.4. Collegamento tra plinti di fondazioni esistenti
4.3. Interventi sui pilastri
4.3.1. Uso di materiali compositi fibrorinforzati
4.3.1.1. Tessuti non impregnati
4.3.1.2. Fibre
4.3.1.3. Matrici
4.3.1.4. Resine
4.3.1.5. Tipologie di sistemi di rinforzo
4.3.2. Confinamento alla base dei pilastri mediante angolari e calastrelli metallici
4.3.3. Confinamento e rinforzo dei pilastri mediante incamiciature
4.4. Interventi sui collegamenti trave-pilastro
4.4.1. Collegamento trave-pilastro mediante perni, profili e piastre in acciaio
4.5. Interventi sui collegamenti trave-tegolo
4.6. Interventi sui collegamenti dei pannelli
4.7. Interventi globali
4.7.1. Collegamento tra pilastro e pilastro tramite profili o piatti metallici in asse al pilastro
4.7.2. Realizzazione di controventi di falda con funi d’acciaio
4.7.3. Uso di setti in cemento armato
4.8. Tecniche di riduzione dell’azione
4.8.1. Dispositivi di smorzamento ad attrito
4.8.2. Dispositivi di smorzamento viscoelastici

ESEMPI DI APPLICAZIONE: CASO STUDIO 1
5.1. Caso studio 1
5.1.1. Configurazione dell’edificio
5.1.2. Geometria e sezione degli elementi
5.1.3. Proprietà dei materiali
5.1.4. Caratterizzazione geotecnica del terreno
5.1.5. Livello di conoscenza
5.1.6. Modellazione della struttura
5.1.7. Valutazione della sicurezza sismica
5.1.7.1. Pesi propri
5.1.7.2. Carico neve
5.1.7.3. Azione del vento
5.1.7.4. Azione del carroponte
5.1.7.5. Definizione dell’azione sismica
5.1.7.6. Combinazione delle azioni
5.1.8. Analisi della struttura
5.1.8.1. Modi di vibrare
5.1.8.2. Verifiche a taglio
5.1.8.3. Verifiche a pressoflessione deviata
5.1.8.4. Verifiche degli effetti del secondo ordine
5.1.8.5. Verifica dei plinti di fondazione
5.1.8.6. Verifica delle forcelle
5.1.8.7. Verifica degli spostamenti allo SLD
5.1.9. Proposte di adeguamento sismico: prima soluzione
5.1.9.1. Modellazione dell’intervento e analisi della struttura
5.1.9.2. Verifiche di resistenza
5.1.10. Proposte di adeguamento sismico: seconda soluzione
5.1.10.1. Modellazione dell’intervento e analisi della struttura
5.1.10.2. Verifiche di resistenza
5.1.11. Proposte di adeguamento sismico: terza soluzione
5.1.11.1. Modellazione dell’intervento e analisi della struttura
5.1.11.2. Verifiche di resistenza
5.1.12. Analisi dei costi

ESEMPI DI APPLICAZIONE: CASO STUDIO 2
6.1. Caso studio 2
6.1.1. Configurazione dell’edificio
6.1.2. Geometria e sezione degli elementi
6.1.3. Proprietà dei materiali
6.1.4. Caratterizzazione geotecnica del terreno
6.1.5. Livello di conoscenza
6.1.6. Modellazione della struttura
6.1.7. Valutazione della sicurezza sismica
6.1.7.1. Pesi propri
6.1.7.2. Carico neve
6.1.7.3. Azione del vento
6.1.7.4. Definizione dell’azione sismica
6.1.7.5. Combinazione delle azioni
6.1.8. Analisi della struttura
6.1.8.1. Modi di vibrare
6.1.8.2. Verifiche a taglio
6.1.8.3. Verifiche a pressoflessione deviata
6.1.8.4. Verifiche degli effetti del secondo ordine
6.1.8.5. Verifica dei plinti di fondazione
6.1.8.6. Verifiche di perdita d’appoggio
6.1.8.7. Verifica di ribaltamento fuori piano
6.1.8.8. Verifica degli spostamenti allo SLD
6.1.9. Proposte di adeguamento sismico: prima soluzione
6.1.9.1. Modellazione dell’intervento e analisi della struttura
6.1.9.2. Verifiche di resistenza
6.1.10. Proposte di adeguamento sismico: seconda soluzione
6.1.10.1. Modellazione dell’intervento e analisi della struttura
6.1.10.2. Verifiche di resistenza

INSTALLAZIONE DEL SOFTWARE INCLUSO
Note sul software incluso
Requisiti hardware e software
Download del software e richiesta della password di attivazione
Installazione ed attivazione del software

BIBLIOGRAFIA E RIFERIMENTI NORMATIVI