Progetto delle strutture in cemento armato di un fabbricato adibito ad RSA. Biccari FG.
- Intervento di rinforzo delle travi mediante placcaggio con FRP.
- Intervento di rinforzo dei pilastri mediante incamiciatura.
- Intervento di rinforzo delle pareti mediante l'applicazione di betoncino armato.
- Intervento di adeguamento in fondazione attraverso palificate in conglomerato cementizio armato.
L’intervento presentato è relativo ad un progetto di miglioramento sismico delle strutture del corpo di fabbrica. In seguito a sopralluogo e ad indagini visive, metriche, pacometriche e con termocamera sono state determinate le principali ossature portanti della costruzione.
È stata eseguita una calcolazione dello stato di fatto che ha portato a carenze strutturali relativamente alle fondazioni, a diversi pilastri e travi in conglomerato cementizio armato.
Individuate le carenze strutturali si è proceduto alla definizione di una modellazione strutturale,partendo dallo stesso modello dello stato di fatto, inserendo interventi di rinforzo costituiti da: pali di fondazione aventi un diametro di 40mm ed una profondità di 10m; placcaggio con F.R.P. per taglio, incamiciatura dei pilastri con c.a.; rinforzi con betoncino armato.
- NORMATIVA DI RIFERIMENTO
Le fasi di analisi e verifica della struttura sono state condotte in accordo alle seguenti disposizioni normative, per quanto applicabili in relazione al criterio di calcolo adottato dal progettista, evidenziato nel prosieguo della presente relazione:
Legge5 novembre 1971 n. 1086 (G. U. 21 dicembre 1971 n. 321)
”Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica"
Legge 2 febbraio 1974 n. 64 (G. U. 21 marzo 1974 n. 76)
”Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche”
Indicazioni progettive per le nuove costruzioni in zone sismiche a cura del Ministero per la Ricerca scientifica - Roma 1981.
D.M. Infrastrutture Trasporti 14 gennaio 2008 (G.U. 4 febbraio 2008 n. 29 - Suppl. Ord.)
”Norme tecniche per le Costruzioni"
Inoltre, in mancanza di specifiche indicazioni, ad integrazione della norma precedente e per quanto con esse non in contrasto, sono state utilizzate le indicazioni contenute nella:
Circolare 2 febbraio 2009 n. 617 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (G.U. 26 febbraio 2009 n. 27 – Suppl. Ord.)
“Istruzioni per l'applicazione delle 'Norme Tecniche delle Costruzioni' di cui al D.M. 14 gennaio 2008”.
Eurocodice 6 “Progettazione delle strutture di muratura” - ENV 1996-1-1.
- Verifica della sicurezza
· si costruiscono le combinazioni non sismiche in base al D.M. 14.01.2008, ottenendo un insieme di sollecitazioni;
· si combinano tali sollecitazioni con quelle dovute all'azione del sisma secondo quanto indicato nel § 2.5.3, relazione (2.5.5) del D.M. 14/01/2008.
· per sollecitazioni semplici (flessione retta, taglio, etc.) si individuano i valori minimo e massimo con cui progettare o verificare l’elemento considerato; per sollecitazioni composte (pressoflessione retta/deviata) vengono eseguite le verifiche per tutte le
possibili combinazioni e solo a seguito di ciò si individua quella che ha originato il minimo coefficiente di sicurezza.
Per quanto attiene agli elementi esistenti (di Fatto), ai fini delle verifiche di sicurezza, gli elementi strutturali vengono distinti in duttili e fragili.
La classificazione degli elementi/meccanismi nelle due categorie è di seguito riportata:
· duttili: travi, pilastri e pareti/setti inflesse con e senza sforzo normale;
· fragili: meccanismi di taglio in travi, pilastri, pareti/setti e nodi.
Nel caso di uso del fattore di struttura, tutti gli elementi strutturali “duttili” devono soddisfare la condizione che la sollecitazione indotta dall’azione sismica, ridotta del fattore di struttura q, sia inferiore o uguale alla corrispondente resistenza. Tutti gli elementi strutturali “fragili” devono, invece, soddisfare la condizione che la sollecitazione indotta dall’azione sismica, ridotta per q = 1.5, sia inferiore o uguale alla corrispondente resistenza.
Per gli elementi fragili, la resistenza a taglio si valuta come nel caso di situazioni non sismiche.
Una volta semiprogettate le armature allo SLU, si procede alla verifica delle sezioni allo Stato Limite di Esercizio con le sollecitazioni derivanti dalle combinazioni rare, frequenti e quasi permanenti; se necessario, le armature vengono integrate per far rientrare le tensioni entro i massimi valori previsti.
Successivamente si procede alle verifiche alla deformazione, quando richiesto, ed alla fessurazione che, come è noto, sono tese ad assicurare la durabilità dell’opera nel tempo.
Il carico limite verticale dei pali è stato calcolato col metodo di Berezantzeev, tenendo conto della stratigrafia, delle condizioni del terreno (drenato/non drenato), se trattasi di pali con grosso diametro (>80 cm), dell’eventuale presenza della falda e della riduzione dovuta agli effetti di interazione per gruppi di pali. Tale carico limite viene confrontato col valore massimo dell'azione verticale, che, nel caso di plinti su pali, viene calcolato tenendo conto della geometria effettiva del plinto e degli effetti di Mx ed My
oltrechè Fz.
Il carico limite orizzontale viene invece ricavato secondo la metodologia indicata da Broms per pali vincolati in testa. Viene calcolata l'armatura principale e secondaria del palo rispettivamente a pressoflessione ed a taglio, il meccanismo di rottura del complesso palo-terreno (palo corto/medio/lungo) e l'eventuale profondità di formazione della cerniera plastica in caso di palo lungo.
Anche in tal caso l'azione orizzontale è quella massima calcolata tenendo conto della geometria del problema.
- Criteri e tipi d’intervento di rinforzo
Di seguito si riporta un elenco dei possibili interventi di rinforzo previsti dal software di calcolo per i vari elementi strutturali in cemento armato (sono evidenziati quelli utilizzati);
• Travi
- Placcaggio con FRP per Flessione.
- Placcaggio con FRP per Taglio.
• Pilastri
- Incamiciatura in c.a.
• Pareti in Muratura
- Rinforzo con Betoncino Armato
• Fondazioni
- Sottofondazione (per carico limite)
L’uso di idonei materiali compositi (o altri materiali resistenti a trazione) nel rinforzo sismico di elementi in c.a. è finalizzato agli obiettivi seguenti:
• incrementare la resistenza a flessione semplice o a pressoflessione di pilastri, travi e pareti mediante l’applicazione di compositi con fibre disposte nella direzione dell’asse dell’elemento e, in aggiunta, anche in altre direzioni;
• incrementare la resistenza a taglio di pilastri, travi e pareti mediante applicazione di FRP con le fibre disposte ortogonalmente all’asse dell’elemento (disposte secondo la direzione delle staffe) e, in aggiunta, anche in altre direzioni;
• incrementare la duttilità di travi, pilastri e pareti mediante fasciatura con fibre continue disposte lungo il perimetro;
• migliorare l’efficienza delle giunzioni per sovrapposizione, mediante fasciatura con fibre continue disposte lungo il perimetro.
• impedire lo svergolamento delle barre longitudinali soggette a compressione mediante fasciatura con FRP a fibre continue disposte lungo il perimetro;
• incrementare la resistenza a trazione dei pannelli dei nodi trave-pilastro mediante applicazione di fasce di FRP con le fibre disposte secondo le isostatiche di trazione.
- ALLARGAMENTO DELLA FONDAZIONE
L’intervento permette di simulare un allargamento della base di impronta dell’elemento di fondazione. L’intervento risulta efficace solo per l’aumento della capacità portante del complesso fondazione-terreno.