Procedure per la progettazione, interventi locali, miglioramento e adeguamento sismico e statico Aggiornato con le nuove Norme Tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 17 gennaio 2018

Il volume rappresenta una guida procedurale per progettare e recuperare edifici in cemento armato ed uno strumento operativo per il miglioramento o adeguamento sismico degli stessi, ai sensi delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 17 gennaio 2018 e della Circolare esplicativa approvata dall’Assemblea Generale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ma non ancora pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale.

Il testo raccoglie l’esperienza maturata dall’autore in quasi trenta anni di attività professionale nel settore. È uno strumento di lavoro per professionisti della progettazione e quanti vogliono avere un quadro sufficientemente ampio delle tematiche afferenti a questa variegata tipologia costruttiva e può essere utilizzato da professionisti esperti ma anche da coloro che si avvicinano per la prima volta alle tematiche del recupero edilizio.

Per conoscere ed applicare le innumerevoli tecniche di recupero occorre conoscere anche i metodi di calcolo classici della Scienza delle costruzioni; per questo motivo nel testo sono trattati anche argomento come: analisi dei carichi, metodologie di calcolo e verifica delle sezioni in cemento armato agli SLU e agli SLE e le nuove costruzioni in cemento armato.

Particolare attenzione è stata data, oltre che al recupero dei fabbricati in cemento armato nel loro complesso, anche al recupero dei solai, delle murature, delle fondazioni sia dirette che su pali e dei tamponamenti, con numerosi esempi pratici ed esercizi risolti.

Il testo affronta, inoltre, la tematica degli interventi sugli edifici industriali prefabbricati con destinazione d’uso artigianale o commerciale. Un intero capitolo è dedicato alla Valutazione del Rischio Sismico sia con il metodo semplificato (PAM) che analitico IS-V.

SOFTWARE INCLUSO (in versione Desktop e WebApp)

–FOGLI DI CALCOLO (Fogli di calcolo in MS Excel per risolvere alcuni dei più frequenti calcoli di routine ai sensi delle NTC 2018)

–Calcolo di solaio in laterocemento agli SLU e SLE

–Verifica di soletta in c.a. per solai in travetti e pignatte

–Calcolo di strutture in legno

–Calcolo di balcone o gronda in c.a.

–Verifica di elementi secondari e catene in acciaio

–Verifica dei pannelli di tamponatura

–Verifica di tiranti in acciaio

–Calcolo dell’azione sismica sugli elementi secondari

–Progetto di divisori in cartongesso

–NORMATIVA DI RIFERIMENTO E LINEE GUIDA

Requisiti hardware e software

Software Desktop: processore da 2.00 GHz; MS Windows Vista/7/8/10; MS .Net Framework 4+; 250 MB liberi sull’HDD; 2 GB di RAM; MS Excel 2007+; Adobe Reader 11+; Accesso ad internet e browser web.

WebApp: qualsiasi dispositivo con MSWindows, Mac OS X, Linux, iOS o Android; MS Excel 2007+; Adobe Reader 11+; Accesso ad internet e browser web con Javascript attivo.

PREFAZIONE

1.ANALISI DEI CARICHI: AZIONE SIMICA E METODI DI ANALISI STRUTTURALE

1.1. Carichi verticali e masse

1.1.1. Pesi propri dei materiali strutturali

1.1.2. Carichi permanenti non strutturali (G2)

1.1.3. Elementi divisori interni (tramezzi)

1.2. Carichi variabili

1.2.1. Sovraccarichi verticali uniformemente distribuiti

1.2.2. Sovraccarichi verticali concentrati

1.3. Carico neve

1.3.1. Copertura ad una falda

1.3.2. Copertura a due falde

1.3.3. Coperture a più falde

1.3.4. Coperture cilindriche

1.3.5. Accumuli in corrispondenza di sporgenze

1.3.6. Neve aggettante dal bordo di una copertura

1.4. Azione del vento

1.4.1. Pressione cinetica di riferimento

1.4.1.1. Velocità base di riferimento

1.4.1.2. Velocità di riferimento

1.4.1.3. Azioni statiche equivalenti

1.4.2. Pressione del vento

1.4.3. Avvertenze progettuali nei confronti dell’azione del vento

1.5. Combinazione delle azioni

1.6. Stati limite e relative probabilità di superamento

1.7. Azione sismica

1.7.1. Vita nominale di progetto

1.7.2. Classe d’uso (CU)

1.7.3. Periodo di riferimento per l’azione sismica

1.7.4. Categorie sottosuolo

1.7.5. Calcolo azione sismica di progetto

1.7.6. Il fattore di comportamento q per edifici in cemento armato

1.7.7. Il fattore comportamento per edifici in muratura portante

1.7.8. Calcolo Azione sismica – Spettri di risposta di progetto per gli stati limite di danno (SLD), di salvaguardia della vita (SLV) e di prevenzione di collasso (SLC)

1.7.9. Spettro di risposta elastico in spostamento delle componenti orizzontali

1.7.10. Regolarità delle strutture

1.8. Metodi di analisi sismica

1.8.1. Requisiti nei confronti degli Stati Limite

1.8.2. Criteri generali di progettazione dei sistemi strutturali e modellazione

1.8.3. Comportamento strutturale

1.8.4. Classi di duttilità

1.8.5. Progettazione in capacità e fattori di sovraresistenza

1.8.6. Zone dissipative e relativi dettagli costruttivi

1.8.7. Requisiti strutturali degli elementi di fondazione

1.8.7.1. Fondazioni superficiali o dirette

1.8.7.2. Fondazioni su pali o indirette

1.8.7.3. Collegamenti orizzontali tra gli elementi di fondazione

1.9. Criteri di modellazione della struttura e dell’azione sismica

1.9.1. Modellazione della struttura

1.9.2. Modellazione dell’azione sismica

1.10. Metodi di verifica e criteri di verifica

1.10.1. Rispetto dei requisiti nei confronti degli Stati Limite

1.10.2. Elementi strutturali (ST)

1.10.3. Elementi non strutturali (NS)

1.10.4. Impianti (IM)

1.11. Analisi lineare o non lineare

1.11.1. Analisi dinamica o statica

1.11.2. Analisi lineare dinamica

1.11.3. Analisi statica lineare

1.11.4. Analisi non lineare dinamica o statica

1.11.5. Analisi non lineare dinamica

1.11.6. Analisi non lineare statica

1.11.7. Risposta alle diverse componenti dell’azione sismica ed alla variabilità spaziale del moto

1.12. Regole generali per costruzioni in cemento armato

1.13. Altezza massima dei nuovi edifici

2.MATERIALI

2.1. Materiali compositi FRP

2.1.1. Tipi di fibre disponibili in commercio e classificazione

2.2. Generalità

2.3. Classificazione dei sistemi di rinforzo

2.4. Proprietà meccaniche dei sistemi di rinforzo

2.4.1. Materiale fibrorinforzato unidirezionale

2.4.2. Sistemi preformati

2.4.3. Sistemi impregnati in situ

2.4.3.1. Determinazione dell’area resistente del tessuto Afib

2.4.3.2. Caratteristiche meccaniche dei sistemi impregnati in situ

2.4.3.3. Confronto tra le caratteristiche di un laminato preformato e di un tessuto impregnato in situ

2.4.4. Sistemi preimpregnati

2.5. Principi generali del progetto di rinforzo

2.5.1. Vita utile ed azioni di calcolo

2.5.2. Proprietà dei materiali e relativi valori di calcolo

2.6. Modalità di carico e fattore di conversione per effetti di lunga durata

2.7. Capacità di calcolo

2.8. Coefficienti parziali

2.8.1. Coefficienti parziali ηm per i materiali FRP

2.8.2. Coefficienti parziali γRd per i modelli di resistenza

2.9. Adesivi per la posa in opera di FRP

2.10. Calcestruzzo

2.10.1. Calcestruzzo indurito

2.10.2. Resistenze caratteristiche a compressione di calcolo, modulo elastico, aderenza

2.10.3. Fattori che influenzano la resistenza del calcestruzzo

2.11. Acciaio

2.12. Controllo di accettazione calcestruzzo

2.13. Controllo accettazione acciaio

2.14. Malta fluida espansiva per ancoraggi

2.15. Controllo accettazione FRP

2.16. Calcestruzzo confinato

3.EDIFICI IN CEMENTO ARMATO

3.1. Verifiche agli Stati Limite sezioni in cemento armato

3.2. Verifiche agli stati limite ultimi e di esercizio

3.2.1. Resistenze di calcolo dei materiali

3.2.2. Resistenza di calcolo a compressione del calcestruzzo e modulo elastico

3.2.3. Resistenza di calcolo a trazione del calcestruzzo

3.2.4. Resistenza di calcolo dell’acciaio

3.2.5. Tensione tangenziale di aderenza acciaio-calcestruzzo

3.3. Valutazione della sicurezza e metodi di analisi

3.4. I campi limite

3.4.1. La verifica allo stato limite ultimo per tensioni normali

3.4.2. I diagrammi di interazione

3.5. La compressione semplice assiale

3.6. La flessione semplice retta

3.6.1. Sezione rettangolare con armatura semplice

3.6.2. Sezione rettangolare con armatura doppia

3.6.3. Sezione a T con armatura semplice soggetta a momento positivo

3.6.4. Disposizione delle barre longitudinali e lunghezza di ancoraggio

3.7. La presso flessione retta

3.8. Resistenza nei confronti di sollecitazioni taglianti

3.8.1. Elementi senza armature trasversali resistenti a taglio

3.8.2. Elementi con armature trasversali resistenti al taglio

3.8.3. Calcolo delle staffe

3.9. Verifica al punzonamento di lastre soggette a carichi concentrati

3.10. Durabilità delle opere e dimensionamento del copriferro

3.10.1. Classi di esposizione del calcestruzzo

3.10.2. Classi di consistenza del calcestruzzo

3.10.3. Verifica allo Stato limite di fessurazione

3.11. Distanza tra costruzioni contigue: giunto sismico

3.12. Verifica dei solai

3.12.1. Solai a nervature incrociate

3.12.2. Verifica per carichi concentrati

3.12.3. Verifica carichi orizzontali distribuiti sui parapetti dei terrazzi

3.13. Rinforzo e consolidamento dei solai in laterocemento

3.14. La trave continua

3.15. Tipologie strutturali e fattori: fattori di struttura, analisi lineare

3.15.1. Tipologie strutturali

3.15.2. Analisi lineare

3.15.3. Verifica tamponamenti e elementi costruttivi non strutturali

3.15.4. Elementi secondari non strutturali

3.15.5. Verifica tamponamenti

3.15.6. Ampliamento edifici esistenti

3.16. Strutture a telaio

3.17. Strutture a pareti

3.18. Strutture miste telaio-pareti

3.19. Strutture deformabili torsionalmente

3.20. Strutture a pendolo inverso

3.21. Criteri generali di progettazione e modellazione

3.22. Regolarità delle strutture

3.23. Dimensionamento e verifica degli elementi strutturali

3.24. Analisi lineare dinamica o Statica

3.24.1. Analisi lineare statica

3.25. Verifiche di resistenza e dettagli costruttivi elementi in cemento armato di nuova realizzazione

3.25.1. Verifiche di resistenza e limitazioni geometriche e di armatura per le travi

3.25.2. Verifiche di resistenza e limitazioni geometriche e di armatura per Pilastri

3.25.3. Limitazioni Nodi Trave-Pilastro

3.25.4. Limitazioni geometriche e di armatura Pareti

3.26. Costruzioni antisismiche in zona a bassa sismicità

4.Rinforzo di strutture di cemento armato e di C.A.P.

4.1. Rinforzo di strutture con materiali compositi FRP

4.1.1. Meccanismi di rottura per distacco dal supporto e valutazione della resistenza

4.1.2. Verifiche di sicurezza nei confronti del distacco dal supporto

4.1.3. Resistenza allo stato limite ultimo per distacco di estremità (modo 1)

4.1.4. Resistenza allo stato limite ultimo per distacco intermedio (modo 2)

4.1.5. Verifica delle tensioni di interfaccia allo stato limite di esercizio

4.2. Rinforzo a flessione con materiali compositi FRP

4.2.1. Generalità

4.2.2. Analisi del comportamento allo stato limite ultimo

4.2.2.1. Generalità

4.2.2.2. Stato della struttura all’atto del rinforzo

4.2.2.3. Resistenza di progetto a flessione dell’elemento rinforzato con FRP

4.2.2.4. Resistenza di progetto a flessione dell’elemento rinforzato con FRP in presenza di forza assiale (pressoflessione)

4.2.2.5. Collasso per distacco di estremità

4.2.3. Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio

4.2.3.1. Basi del calcolo

4.2.3.2. Verifica delle tensioni

4.2.3.3. Verifica della freccia

4.2.3.4. Verifica dell’apertura delle fessure

4.2.4. Duttilità

4.3. Rinforzo a taglio con materiali compositi FRP

4.3.1. Generalità

4.3.1.1. Gerarchia delle resistenze per travi e pilastri

4.3.2. Configurazioni per il rinforzo a taglio

4.3.3. Resistenza di progetto a taglio dell’elemento rinforzato con FRP

4.3.3.1. Resistenza di progetto a taglio

4.4. Rinforzo a torsione

4.4.1. Generalità

4.4.2. Configurazioni per il rinforzo a torsione

4.4.3. Resistenza di progetto a torsione dell’elemento rinforzato con FRP

4.4.3.1. Resistenza di progetto a torsione

4.5. Confinamento

4.5.1. Generalità

4.5.2. Resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell’elemento confinato

4.5.2.1. Stima della pressione laterale di confinamento

4.5.3. Duttilità di elementi pressoinflessi confinati con FRP

4.6. Rinforzo a flessione di strutture in C.A.P.

4.6.1. Utilizzo di compositi FRP per elementi pre-tesi o post-tesi di c.a.

4.6.1.1. Analisi del comportamento allo stato limite ultimo

4.6.1.2. Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio

4.7. Interventi in zona sismica

4.7.1. Generalità

4.7.2. Principi generali di intervento

4.7.2.1. Eliminazione dei meccanismi di collasso di tipo fragile

4.7.2.2. Eliminazione dei meccanismi di collasso di piano

4.7.2.3. Incremento della capacità deformativa globale di una struttura

4.8. Valutazione del deterioramento del substrato

4.9. Particolari costruttivi e norme di esecuzione

4.10. Incamiciatura di pilastri in cemento armato con acciaio o camicie in c.a.

4.10.1. Incamiciatura di pilastri in cemento armato

4.10.2. Incamiciatura in acciaio

4.10.3. Aumento della resistenza a taglio

4.10.4. Azione di confinamento

4.10.5. Miglioramento della giunzioni per aderenza

5.CONSOLIDAMENTO DELLE FONDAZIONI

5.1. Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica

5.2. Le fondazioni

5.2.1. Modello geotecnico

5.2.2. Carico di rottura del terreno

5.2.3. Criteri generali di progetto

5.2.3.1. Le onde sismiche

5.2.3.2. Fenomeni di Liquefazione

5.3. Fondazioni superficiali

5.3.1. Verifiche della sicurezza e delle prestazioni

5.3.2. Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)

5.3.3. Progettazioni per azioni sismiche

5.3.4. Riduzione della capacità portante

5.3.5. Carico limite terreno per effetti inerziali dovuti al sisma

5.3.6. Carichi eccentrici su fondazioni superficiali

5.3.7. Capacità portante con il metodo di RICHARDS

5.3.8. Capacità portante con il metodo di MAUGERI

5.3.9. Verifiche allo Stato Limite Ultimo (SLU) e allo Stato Limite di Danno (SLD)

5.3.9.1. Stato Limite Ultimo di collasso per carico limite

5.3.9.2. Stato Limite Ultimo per collasso per scorrimento sul piano di posa

5.3.9.3. Stato Limite di Danno

5.4. Tipologie di fondazioni dirette

5.4.1. Fondazioni a plinto

5.4.2. Verifica al punzonamento di lastre soggette a carichi concentrati

5.4.3. Collegamenti orizzontali tra fondazioni

5.5. Fondazioni a trave rovescia

5.5.1. Metodo della trave rigida

5.5.2. Metodo della trave elastica su suolo elastico

5.5.3. Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)

5.6. Platee

5.7. Cedimenti

5.7.1. Cedimenti di fondazioni superficiali su sabbia

5.7.2. Cedimenti assoluti e differenziali ammissibili

5.8. Fondazioni indirette su pali

5.8.1. Ripartizione del carico in una palificata

5.8.2. Sintesi normativa fondazioni su pali

5.8.2.1. Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)

5.8.2.2. Stati Limite Ultimi

5.8.2.3. Stato Limite di Danno

5.9. Consolidamento delle fondazioni

5.9.1. Analisi del quadro fessurativo

5.9.2. Sottofondazioni

5.9.2.1. Sottofondazione per sottomurazione

5.9.3. Allargamento della base fondale

5.9.4. Consolidamento del terreno

5.9.5. Sottofondazioni con pali

5.9.6. Micropali

5.9.6.1. Comportamento dei micropali Tubifix nei confronti dello sforzo assiale

5.9.6.2. Portata laterale – Mayer – Modificato

5.10. Micropali in acciaio infissi di piccolo diametro

5.11. Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) di fondazioni miste

5.12. Verifiche agli stati Limite di esercizio (SLE) delle fondazioni miste

6.COSTRUZIONI ESISTENTI IN CEMENTO ARMATO

6.1. Tipologie edifici esistenti in muratura

6.2. Il rilievo geometrico e tipologico

6.2.1. Il quadro fessurativo

6.3. Diagnostica dello Stato Attuale

6.3.1. Indagini non distruttive su murature esistenti

6.3.1.1. Endoscopia

6.3.1.2. Termografia

6.3.1.3. Martinetti piatti

6.3.1.4. Prove soniche/ultrasoniche

6.3.1.5. Indagini sclerometriche

6.3.1.6. Prove di pull-out

6.3.1.7. Indagini con pacometro

6.3.1.8. Valori tabellari di normativa

6.4. Interventi sulle murature in elevazione

6.4.1. Le tecniche di intervento sulle murature

6.4.1.1. Risarciture localizzate (cuci scuci)

6.4.1.2. Iniezioni di miscele leganti

6.4.1.3. Perforazioni armate

6.4.1.4. Paretine di contenimento

6.4.1.5. Cerchiature, catene, tiranti

6.4.1.6. Cordoli in cemento armato

6.4.1.7. Cerchiature e contenimento di pilastri

6.4.1.8. Cucitura attiva della muratura – CAM

6.5. Interventi di tipo locale o di riparazione

6.5.1. Apertura vani in pareti esistenti e calcolo cerchiature

6.5.2. Interventi migliorativi soggetti a sole verifiche semplificate

6.5.3. Altri interventi di modesta entità che si possono essere considerati come locali

6.6. Interventi di sopraelevazione di edifici esistenti

6.7. Meccanismi locali di collasso per le murature

6.7.1. Ribaltamento semplice di parete

6.7.2. Ribaltamento semplice della parte alta di parete monolitica

6.7.3. Ribaltamento semplice di parete a doppia cortina

6.7.4. Ribaltamento composto di parete

6.7.5. Ribaltamento composto di cuneo diagonale – parte alta

6.7.6. Ribaltamento composto di cuneo a doppia diagonale

6.7.7. Ribaltamento del cantonale

6.7.8. Flessione verticale di parete

6.7.9. Flessione verticale di parete monolitica ad un solo piano

6.7.10. Flessione verticale di parete monolitica a più piani

6.7.11. Flessione verticale di parete a doppia cortina ad un solo piano

6.7.12. Flessione verticale di parete a doppia cortina a più piani

6.7.13. Flessione orizzontale di parete

6.7.14. Flessione orizzontale di parete confinata

6.7.15. Flessione orizzontale di parete a doppia cortina

6.7.16. Sfondamento della parete del Timpano

6.7.17. Ana