Valutazione della sicurezza per strutture esistenti

Gli elementi strutturali delle costruzioni esistenti in cemento armato, quando sollecitati da azioni sismiche, tendono ad attivare delle capacità e dei meccanismi propri che possono

essere “duttili” o “fragili”, a seconda della predisposizione di ciascuno di essi nello sviluppare l’uno o l’altro tipo di comportamento strutturale.

A tal proposito, la Normativa identifica la necessità di distinguere, per i due casi sopraccitati, i metodi di verifica: i meccanismi “duttili” si verificano controllando che la domanda non superi la corrispondente capacità in termini di deformazione, i meccanismi “fragili” invece si verificano controllando che la domanda non superi la corrispondente capacità in termini di resistenza.

Per il calcolo della capacità degli elementi/meccanismi duttili o fragili si impiegano le proprietà dei materiali esistenti, divise per il fattore di confidenza in relazione al livello di conoscenza raggiunto. Per il calcolo delle capacità di resistenza degli elementi fragili primari, le resistenze dei materiali si dividono per i corrispondenti coefficienti parziali e per i fattori di confidenza in relazione al livello di conoscenza raggiunto.

La valutazione della capacità, oltre che dalle proprietà dei materiali, dal livello di conoscenza raggiunto, dallo stato limite richiesto (SL) e dalla tipologia di elemento (duttile o fragile), risulta influenzata anche dal metodo di analisi impiegato (lineare o non lineare), eseguito utilizzando i valori medi delle proprietà dei materiali direttamente ottenute da prove in situ e da eventuali informazioni aggiuntive.

I metodi di analisi sono comunque vincolati da alcune condizioni di applicabilità che, qualora non fossero rispettate, possono pregiudicare l’affidabilità dei risultati.

La verifica di sicurezza può essere eseguita sostanzialmente in due modi:

- utilizzando lo spettro elastico (non ridotto) relativo alla zona sismica in esame; - utilizzando lo spettro elastico ridotto di un fattore di struttura q.

Con lo spettro elastico non ridotto è possibile condurre sia analisi lineari che analisi non lineari, mentre attraverso lo spettro ridotto si possono effettuare solo analisi in campo lineare, unicamente per lo stato limite di salvaguardia della vita (SLV).

Le verifiche di sicurezza elencate in seguito comportano una analisi strutturale di tipo lineare oppure non lineare e successive verifiche puntuali di deformabilità e resistenza in tutte le parti critiche dell’opera. Questo richiede la disponibilità dei valori di tutte le grandezze geometriche e meccaniche che consentono di poter svolgere le analisi. Nella generalità dei casi l’impalcato non è significativamente impegnato nella risposta sismica della struttura: ne discende che le indagini conoscitive sono da indirizzare in modo prevalente alle sottostrutture

(pile e spalle) e alle fondazioni, oltre che ovviamente ai sistemi di vincolo e interconnessione tra gli elementi strutturali (appoggi, giunti, etc).

In particolare è necessario disporre di:

- Geometria dell’opera nel suo stato attuale. Essa può essere desunta dai disegni costruttivi originali o, a vantaggio di più sicura attendibilità, dai disegni di contabilità. Ciò si estende naturalmente anche alle eventuali variazioni introdotte a seguito di interventi di rilevanza strutturale successivi alla costruzione. In mancanza della documentazione suddetta, è necessario procedere ad un rilievo completo della geometria e ad indagini conoscitive a campione sulle fondazioni. - Dettagli costruttivi, ovvero disposizione e quantità delle armature. Essa può essere

desunta nelle stesse modalità elencate al punto precedente. In mancanza di ciò, è necessario procedere ad un numero di saggi che consenta la determinazione delle armature presenti in un numero di sezioni sufficiente per costruire un modello strutturale adeguato al tipo di analisi e alle successive verifiche.

- Proprietà meccaniche dei materiali: conglomerato e acciai. Le informazioni devono provenire, oltre che dalle indicazioni iniziali di progetto, da risultati di prove sperimentali eseguite all’atto del collaudo strutturale o successivamente ad esso. In mancanza della documentazione suddetta, per il conglomerato è necessario effettuare prelievi di campioni da sottoporre a prove di laboratorio. Prove di tipo non distruttivo eseguite a più larga scala sono un utile complemento, ma non possono essere utilizzate in sostituzione di quelle distruttive. Per l’acciaio, in assenza di dati sperimentali adeguati, è consentito far riferimento alle caratteristiche del materiale prescritto in sede di progetto previa limitata verifica a campione dell’effettivo utilizzo dello stesso. Le prescrizioni di cui sopra si riferiscono alle strutture di sostegno degli impalcati, ossia a pile e spalle. Per quanto riguarda gli impalcati, qualunque sia la loro tipologia, è sufficiente la verifica del loro buono stato di conservazione, anche senza rilevazioni sperimentali, se ritenute non necessarie dal progettista.

- Caratterizzazione geotecnica (stratigrafia e parametri meccanici) adeguata all’attribuzione del sito a una categoria di suolo in accordo con NTC ’08 e allo svolgimento delle verifiche delle spalle (spinta del terreno retrostante) e delle fondazioni.

3.2.1 Livello di conoscenza e fattore di confidenza Si definiscono i seguenti tre livelli di conoscenza:

- LC1: conoscenza limitata; - LC2: conoscenza adeguata; - LC3: conoscenza accurata.

Il livello di conoscenza acquisito sulla base delle indagini e degli approfondimenti elencati in precedenza, determina il metodo di analisi e il valore del fattore di confidenza da applicare alle proprietà dei materiali.

Per le opere da ponte si deve in generale acquisire un livello di conoscenza accurata (LC3), salvo casi eccezionali per i quali, su indicazione della Committenza, è ammesso acquisire un livello di conoscenza adeguato (LC2). La richiesta del livello di conoscenza accurato è giustificata in primo luogo dall’importanza strategica delle opere da ponte e, in secondo luogo, dalle considerazioni sull’assenza di elementi non strutturali che limitino l’accessibilità delle strutture.

Le verifiche in-situ limitate servono per verificare la corrispondenza tra le armature o le caratteristiche dei collegamenti effettivamente presenti e quelle riportate nei disegni costruttivi, oppure ottenute mediante il progetto simulato. Le verifiche in-situ estese servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali come alternativa al progetto simulato seguito da verifiche limitate, oppure quando i disegni costruttivi originali sono incompleti. Le verifiche in-situ esaustive: servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali e si desidera un livello di conoscenza accurata.

Le prove in-situ limitate servono a completare le informazioni sulle proprietà dei materiali ottenute o dalle normative in vigore all’epoca della costruzione, o dalle caratteristiche nominali riportate sui disegni costruttivi, o da certificati originali di prova. Le prove in-situ estese servono per ottenere informazioni in mancanza sia dei disegni costruttivi, che dei certificati originali di prova, oppure quando i valori ottenuti dalle prove limitate risultano inferiori a quelli riportati nei disegni o certificati originali. Le prove in-situ esaustive servono per ottenere informazioni in mancanza sia dei disegni costruttivi, che dei certificati originali di prova, oppure quando i valori ottenuti dalle prove limitate risultano inferiori a quelli riportati nei disegni o certificati originali, e si desidera un livello di conoscenza accurata (LC3).

La definizione dei requisiti quantitativi per il raggiungimento di ogni livello di rilievo e prove è riportata nella tabella seguente; nel controllo del raggiungimento della percentuale di elementi indagati si può tener conto delle eventuali condizioni di ripetitività.

LC Geometria

(carpenterie)

Dettagli strutturali Proprietà dei materiali Metodi

di analisi

FC

LC2

Disegni costruttivi incompleti con limitate verifiche in-situ oppure estese verifiche in-situ

Dalle specifiche originali di progetto o dai certificati di prova originali con limitate prove in-situ oppure estese prove in-situ

Tutti 1,20 LC3 Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione oppure rilievo ex-novo completo Disegni costruttivi completi con

limitate verifiche

in-situ oppure

esaustive verifiche in-situ

Dai certificati di prova originali o dalle specifiche originali di progetto con estese prove in-situ oppure esaustive prove in-situ

Tutti 1,00

Rilievo (dei dettagli costruttivi) Prove (sui materiali)

Verifiche Limitate

La quantità e la disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 20% delle pile (ma non meno di 2 pile)

1 provino di cls e 1 campione di armatura per almeno il 20% delle pile (ma non meno di 2 pile)

Verifiche Estese

La quantità e la disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 40% delle pile (ma non meno di 3 pile)

1 provino di cls e 1 campione di armatura per almeno il 40% delle pile (ma non meno di 3 pile)

Verifiche esaustive

La quantità e la disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 60% delle pile (ma non meno di 4 pile)

1 provino di cls e 1 campione di armatura per almeno il 60% delle pile (ma non meno di 4 pile)

Tabelle 3.1 e 3.2 - Livelli di conoscenza e requisiti quantitativi relativi ai rilievi e alle prove sui materiali.