Interventi Locali, Miglioramento e adeguamento sismico
Il volume rappresenta una guida procedurale ed uno strumento operativo per progettare e recuperare edifici in murature portante e su come operare per il miglioramento sismico degli stessi, ai sensi del D.M. 14 gennaio 2008, della Circolare esplicativa n. 617/2009 e alle indicazioni non ancora operative delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni.
Per conoscere ed applicare le tecniche di recupero occorre conoscere anche i metodi di calcolo classici della Scienza delle Costruzioni e per questo motivo il testo tratta anche l’analisi dei carichi, le nuove costruzioni in muratura portante e le strutture in legno tradizionale o lamellare. Oltre che ai meccanismi e cinematismi di collasso delle murature, particolare attenzione è data al recupero dei solai in acciaio, legno, latero-cemento, archi e volte in muratura, le fondazioni esistenti e le modalità di consolidamento sia per quelle dirette che per quelle su pali.
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 esperti ma anche da coloro che si avvicinano per la prima volta alle tematiche del recupero edilizio.
NOTE SUL SOFTWARE INCLUSO
Il software incluso consente al Tecnico Progettista, attraverso fogli di calcolo Excel, di risolvere alcuni dei più frequenti calcoli di routine. I fogli di calcolo consentono di eseguire:
–Calcolo cerchiature nelle murature (1, 2, 3 e 6 setti di partenza);
–Calcolo azione sismica elementi secondari (NTC 2008);
–Progetto di divisori in cartongesso (NTC 2008);
–Calcolo e verifica di solai e coperture in legno;
–Calcolo e verifica di solai in laterocemento (verifica agli SLU e agli SLE);
–Calcolo e verifica di trave in c.a. con momenti assegnati (verifica agli SLU e agli SLE);
–Verifica elementi secondari e catene;
–Verifica soletta c.a. per solai in travetti e pignatte;
–Verifica tamponature (NTC 2008);
–Verifica tiranti.
Per quanto riguarda il calcolo delle cerchiature metalliche i vari casi presentati sono facilmente modificabili dal progettista inserendo o togliendo nuovi setti o aperture; in tal modo ricoprono tutte le casistiche possibili che si vengono a presentare. I setti con lunghezza inferiore a tre volte l’altezza di interpiano non vengono considerati resistenti alle azioni orizzontali.
I fogli di calcolo per la verifica delle cerchiature determinano per lo stato attuale e per lo stato di progetto la rigidezza, il taglio ultimo e lo spostamento ultimo di ciascun setto murario.
Requisiti hardware e software: processore da 2.00 GHz; MS Windows XP SP3/Vista/7/8/10 (è necessario disporre dei privilegi di amministratore); MS .Net Framework 4 o vs. successive; 250 MB liberi sull’HDD; 2 GB di RAM; MS Excel 2003 o vs. successive; accesso ad internet e browser web.
Il software incluso è parte integrante della presente pubblicazione e resterà disponibile nel menu G-cloud dell’area personale del sito www.grafill.it.
•PREFAZIONE
1.ANALISI DEI CARICHI
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
1.3. 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
1.5. Combinazione delle azioni
1.6. Azione sismica
1.6.1. Il fattore di struttura
1.6.1.1. Il fattore di struttura per edifici in cemento armato
1.6.1.2. Il fattore di struttura per edifici in muratura portante
1.6.1.3. Calcolo Azione sismica
1.7. Regolarità delle strutture
1.8. Sintesi di calcolo dell’azione sismica
1.9. Cenni ai metodi di analisi sismica
1.9.1. Analisi lineare statica
1.9.2. Analisi dinamica lineare (modale)
1.9.3. Analisi non lineare (“pushover”)
1.10. Altezza massima dei nuovi edifici
2.MATERIALI
2.1. Materiali edifici in muratura
2.1.1. Malte per murature
2.1.1.1. Malte a prestazione garantita
2.1.1.2. Malte a composizione garantita
2.1.1.3. Malte prodotte in cantiere
2.2. Elementi resistenti in muratura
2.2.1. Elementi artificiali
2.2.2. Elementi naturali
2.3. Proprietà meccaniche delle murature
2.3.1. Resistenza a compressione
2.3.2. Resistenza caratteristica a taglio in assenza di tensioni normali
2.3.3. Materiali e prodotti per uso strutturale
2.3.4. Resistenza caratteristica a taglio
2.3.5. Moduli di elasticità secanti
2.4. Resistenze di progetto
2.5. Prove di accettazione per edifici in muratura
2.5.1. Controlli di accettazione
2.5.1.1. Resistenza a compressione degli elementi resistenti artificiali o naturali secondo la bozza delle nuove NTC 2015
2.5.1.2. Resistenza a compressione degli elementi resistenti artificiali o naturali secondo le NTC 2008 e la Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 del C.S.LL.PP
2.5.2. Prove di accettazione sulle malte secondo la bozza delle nuove NTC 2015
2.6. Materiali compositi FRP
2.7. Calcestruzzo
2.7.1. Calcestruzzo indurito
2.7.2. Resistenze caratteristiche a compressione di calcolo
2.7.3. Fattori che influenzano la resistenza del calcestruzzo
2.8. Acciaio
2.9. Controllo di accettazione calcestruzzo (Capp. 11.2 e 11.3 del D.M. 14/01/2008)
2.10. Controllo accettazione acciaio
3.COSTRUZIONI DI MURATURA
3.1. Generalità sulle costruzioni in muratura
3.2. Cordoli in cemento armato
3.3. Spessore dei muri e snellezza
3.4. Analisi strutturale
3.4.1. Resistenza a compressione
3.4.2. Resistenza caratteristica a taglio in assenza di tensioni normali
3.4.3. Materiali e prodotti per uso strutturale
3.4.4. Resistenza caratteristica a taglio
3.4.5. Moduli di elasticità secanti
3.5. Resistenze di progetto
3.6. Verifiche agli Stati Limite Ultimi
3.6.1. Verifica a presso flessione per carichi laterali
3.6.2. Verifica a pressoflessione e taglio nel piano della parete
3.6.2.1. Pressoflessione
3.6.2.2. Taglio
3.6.2.3. Verifica a pressoflessione fuori piano
3.6.2.4. Verifiche fasce murarie di interpiano
3.7. Verifiche agli stati limite di esercizio
3.8. Metodi di analisi
3.8.1. Analisi lineare statica
3.8.2. Cenni all’analisi statica non lineare (Push-Over)
3.9. Edifici semplici in muratura e verifica sismica per costruzioni in zona 4
3.9.1. Edifici semplici in muratura in zona sismica
3.10. Distanza tra costruzioni contigue – giunto sismico
3.11. Architravi
4.COSTRUZIONI ESISTENTI IN MURATURA PORTANTE
4.1. Introduzione
4.2. Tipologie edifici esistenti in muratura
4.3. Il rilievo geometrico e tipologico
4.3.1. Il quadro fessurativo
4.4. Diagnostica dello Stato Attuale
4.4.1. Indagini non distruttive su murature esistenti
4.4.1.1. Endoscopia
4.4.1.2. Termografia
4.4.1.3. Martinetti piatti
4.4.1.4. Prove soniche/ultrasoniche
4.4.1.5. Indagini sclerometriche
4.4.1.6. Prove di pull-out
4.4.1.7. Indagini con pacometro
4.4.1.8. Valori tabellari di normativa
4.5. Interventi sulle murature in elevazione
4.5.1. Le tecniche di intervento sulle murature
4.5.1.1. Risarciture localizzate (cuci scuci)
4.5.1.2. Iniezioni di miscele leganti
4.5.1.3. Perforazioni armate
4.5.1.4. Paretine di contenimento
4.5.1.5. Cerchiature, catene, tiranti
4.5.1.6. Cordoli in cemento armato
4.5.1.7. Cerchiature e contenimento di pilastri
4.5.1.8. Cucitura attiva della muratura – CAM
4.6. Interventi di tipo “locale o di riparazione”
4.6.1. Apertura vani in pareti esistenti e calcolo cerchiature
4.6.2. Interventi migliorativi soggetti a sole verifiche semplificate
4.6.3. Altri interventi di modesta entità che possono essere considerati come locali
4.6.3.1. Balconi, gronde, sbalzi in genere
4.6.3.2. Logge, verande, porticati al piano terra
4.6.3.3. Recupero dei sottotetti e rifacimento coperture
4.6.3.4. Scale esterne, impianti ascensore
4.6.3.5. Interventi sui solai e sulle coperture
4.7. Interventi di sopraelevazione di edifici esistenti
4.7.1. Sostituzione della copertura
4.7.2. Aggiunta di nuova copertura
4.7.3. Abbaini
4.7.4. Addizioni volumetriche sulle coperture piane
4.8. Meccanismi locali di collasso per le murature
4.8.1. Ribaltamento semplice di parete
4.8.2. Ribaltamento semplice della parte alta di parete monolitica
4.8.3. Ribaltamento semplice di parete a doppia cortina
4.8.4. Ribaltamento composto di parete
4.8.5. Ribaltamento composto di cuneo diagonale – parte alta
4.8.6. Ribaltamento composto di cuneo a doppia diagonale
4.8.7. Ribaltamento del cantonale
4.8.8. Flessione verticale di parete
4.8.9. Flessione verticale di parete monolitica ad un solo piano
4.8.10. Flessione verticale di parete monolitica a più piani
4.8.11. Flessione verticale di parete a doppia cortina ad un solo piano
4.8.12. Flessione verticale di parete a doppia cortina a più piani
4.8.13. Flessione orizzontale di parete
4.8.14. Flessione orizzontale di parete confinata
4.8.15. Flessione orizzontale di parete a doppia cortina
4.8.16. Sfondamento della parete del Timpano
4.8.17. Analisi Limite dell’Equilibrio (approccio cinematico – metodo dei lavori virtuali)
4.9. Criteri generali di progettazione
4.10. Valutazione della sicurezza
4.11. Classificazione degli interventi
4.11.1. Intervento di adeguamento
4.11.2. Intervento di miglioramento
4.11.3. Riparazione o intervento locale
4.12. Caratterizzazione meccanica dei materiali
4.12.1. Livelli di conoscenza e fattori di confidenza
4.13. Livelli di conoscenza
4.13.1. I livelli di conoscenza per le costruzioni in muratura portante (C8A.1.A.4)
4.14. Costruzioni in cemento armato
4.14.1. I livelli di conoscenza per costruzioni in cemento armato o acciaio (C8A.1.B.3)
4.14.2. Stato limite di collasso
4.14.3. Analisi statica lineare con fattore q
4.14.4. Edifici in c.a. Verifica con lo spettro elastico (q = 1) – analisi lineare (§ C8.7.2.4 Circolare D.M. 14/01/2008)
4.14.5. Analisi dinamica modale con spettro di risposta o con fattore q
4.14.6. Verifica con analisi statica non lineare (Pushover) (§ 7.3.4.1 D.M. 14/01/2008 e § C87.2.4 Circolare D.M. 14/01/2008)
4.14.7. Stato limite di salvaguardia della vita
4.14.8. Stato limite di esercizio
4.14.9. Sintesi dei criteri di analisi e di verifica della sicurezza per edifici in c.a.
4.14.10. Criteri e tipi di intervento
4.14.11. Progetto dell’intervento
4.15. Cenni alle Tecniche di consolidamento per edifici in cemento armato
4.15.1. Applicazione di lamine in acciaio con la tecnica del “beton plaquè” (rif. C8A.7.2 del D.M. 14/01/2008)
4.15.2. Rinforzo con fibre a matrice polimerica (FRP) (rif. C8A.7.3 del D.M. 14/01/2008)
4.15.3. Incamiciatura con nuove armature (rif. C8A.7.1 del D.M. 14/01/2008)
4.16. Interventi locali e di miglioramento in edifici in cemento armato
4.16.1. Criteri per il progetto del rafforzamento locale di nodi non confinati
4.16.1.1. Aumentare la capacità del pannello di nodo e della porzione di sommità del pilastro rispetto all’azione di taglio esercitata dalla tamponatura
4.16.1.2. Incremento della resistenza a taglio del pannello di nodo
4.16.1.3. Confinamento delle estremità dei pilastri
4.16.1.4. Incremento della resistenza a taglio delle estremità delle travi
4.17. Verifica sismica Tamponamenti e strutture secondarie
4.17.1. Verifica elementi secondari
4.17.2. Verifica Tamponamenti
4.18. Ampliamento edifici esistenti
5.CONSOLIDAMENTO DELLE FONDAZIONI
5.1. Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica
5.1.1. Relazione geotecnica
5.2. Le fondazioni
5.2.1. Principali tipologie di terreno
5.2.2. Modello geotecnico
5.2.3. Carico di rottura del terreno
5.2.4. Criteri generali di progetto
5.2.4.1. Le onde sismiche
5.2.4.2. Fenomeni di liquefazione
5.2.4.3. Amplificazione locale del suolo
5.3. Fondazioni superficiali
5.3.1. Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)
5.3.2. Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)
5.3.3. Progettazioni per azioni sismiche
5.3.3.1. Fondazioni superficiali
5.3.4. Riduzione della capacità portante
5.3.5. Carico limite terreno per effetti inerziali dovuti al sisma
5.3.5.1. Capacità portante con il metodo di Paolucci e Pecker (1995)
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
5.5.1.1. Verifica geotecnica della sezione di base (verifica a schiacciamento)
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 punto § 6.4.3 del D.M. 2008 p. 243
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
6.ARCHI E VOLTE IN MURATURA
6.1. Meccanismi di collasso
6.2. Tecniche di intervento e consolidamento su archi e volte in muratura
6.3. La “curva delle pressioni” – Metodo di Mèry
6.4. Il metodo Mascheroni
6.5. Cenni alla statica delle cupole
6.5.1. Le volte a crociera
7.ELEMENTI STRUTTURALI IN LEGNO
7.1. Elementi strutturali in legno
7.2. Valutazione della sicurezza
7.3. Analisi strutturale
7.3.1. Azioni e loro combinazioni
7.3.2. Classi di durata del carico
7.3.3. Classi di servizio e resistenza di calcolo
7.3.4. Stati limite di esercizio – Deformazioni istantanee e finali
7.4. Stati limite ultimi
7.4.1. Verifiche di resistenza
7.4.2. Trazione parallela alle fibre del legno
7.4.3. Trazione perpendicolare alle fibre
7.4.4. Compressione parallela alla fibratura
7.4.5. Compressione perpendicolare alla fibratura
7.4.6. Compressione inclinata rispetto alla fibratura
7.4.7. Flessione retta e flessione deviata
7.4.8. Tensoflessione
7.4.9. Pressoflessione
7.4.10. Taglio
7.4.11. Torsione
7.4.12. Taglio e torsione
7.4.13. Verifica appoggio e incastro
7.5. Collegamenti
7.6. Elementi strutturali
7.7. Sistemi strutturali
7.8. Robustezza
7.8.1. Durabilità
7.8.2. Resistenza ala fuoco
7.8.3. Regole per l’esecuzione
7.8.4. Controlli e prove di carico
7.9. Interventi sui solai e coperture in legno
7.9.1. Comportamento per effetto delle azioni sismiche di solai e coperture in legno
7.9.2. Interventi di miglioramento per le coperture in legno
7.9.3. Solai in legno
7.9.4. Interventi di rinforzo sui solai con legno
7.9.4.1. Ricostruzione di parti ammalorate in legno
7.9.4.2. Interventi su solai – strutture in legno soggette a flessione
7.9.4.3. Riduzione della luce di calcolo della trave
7.9.4.4. Tavolato in legno o soletta in calcestruzzo armato
7.9.4.5. Connettori metallici
7.10. Cordoli in copertura
8.SOLAI IN CEMENTO ARMATO, ACCIAIO E SCALE
8.1. Richiami sulla verifica a flessione e taglio di travi in C.A.
8.1.1. Flessione retta
8.1.2. Verifica delle tensioni di esercizio
8.1.3. Verifica a flessione agli Stati Limite Ultimi sezione rettangolare con armatura doppia di base b ed altezza h
8.1.4. Verifica delle tensioni di esercizio
8.1.5. Taglio
8.1.6. Verifica a taglio per elementi senza armature trasversali resistenti a taglio
8.1.7. Verifica appoggio e incastro
8.2. Le scale in cemento armato
8.2.1. Scala con trave a ginocchio e gradini a sbalzo
8.2.2. Scala a soletta rampante
8.3. Solai in cemento armato o in laterocemento
8.3.1. Baricentro delle masse e delle rigidezze
8.3.2. Solai in laterocemento a nervature parallele
8.3.3. Verifica di deformabilità dei solai in laterocemento
8.3.4. Solai a nervature incrociate
8.3.5. Verifica per carichi concentrati
8.3.6. Verifica carichi orizzontali distribuiti sui parapetti dei terrazzi
8.4. Rinforzo e consolidamento dei solai in laterocemento
8.5. Rinforzo e consolidamento dei solai in acciaio
8.6. La trave continua
9.CONCLUSIONI
10.INSTALLAZIONE DEL SOFTWARE INCLUSO
10.1. Note sul software incluso
10.2. Requisiti hardware e software
10.3. Download del software e richiesta della password di attivazione
10.4. Installazione ed attivazione del software
•BIBLIOGRAFIA