Capitolo I - Introduzione
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Capitolo I
Introduzione
Il tema dell’adeguamento simico degli edifici esistenti è un tema che purtroppo, specialmente in Italia e negli ultimi anni, è diventato di pressante attualità. Basti pensare agli eventi sismici che, negli ultimi trenta anni, hanno colpito il territorio italiano (Irpinia e Napoli 1980, Umbria e Marche 1997, Molise 2002, Abruzzo 2009) e agli ingenti danni provocati in termini economici e soprattutto di vite umane. L’elevato rischio sismico gravante sul nostro territorio è dovuto, oltre ad una pericolosità (ovvero la frequenza e l’intensità dei fenomeni sismici che si susseguono) medio – alta, ad un’elevata vulnerabilità del patrimonio edilizio. Esso è, infatti, costituito per circa il 50% da edifici in cemento armato ed una consistente parte di questi è stata progettata e realizzata nel periodo che va dall’immediato dopoguerra alla fine degli anni sessanta con normative che non fornivano particolari prescrizioni antisismiche. Tipicamente, gli elementi strutturali venivano progettati tenendo conto dei soli carichi verticali, senza alcun riferimento alle azioni di tipo orizzontale. Ciò portava alla realizzazione di sistemi resistenti molto deformabili ma privi delle necessarie capacità duttili.
L’emanazione delle nuove norme per la progettazione in zona sismica sia a livello europeo ed internazionale (Eurocodice 8, Fema 547), sia a livello nazionale (nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, D.M. 14/01/2008), che richiedono agli edifici esistenti di fornire livelli di sicurezza nei confronti dell’azione sismica decisamente superiori rispetto alle vecchie normative, ha messo in evidenza la necessità di effettuare un controllo globale della vulnerabilità sismica del patrimonio esistente ed incoraggiato la comunità tecnico – scientifica ad avviare numerosi studi sulle strategie e tecniche di intervento per l’adeguamento sismico degli edifici esistenti in c.a.
Il presente lavoro rientra nell’ambito del progetto europeo STEELRETRO, finanziato dal Reseach Programme of the Research Fund for Coal and Steel, il cui
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obiettivo è quello di definire soluzioni in acciaio per l’adeguamento ed il miglioramento sismico di edifici esistenti. Nell’ambito di questa tesi vengono studiate tecniche di adeguamento sismico di edifici esistenti in c.a. mediante
controventi dissipativi in acciaio attraverso l’applicazione ad un caso studio
appositamente progettato seguendo le disposizioni del R.D.2229/1939 ed utilizzato nell’ambito del progetto di ricerca STEELRETRO come benchmark per il paragone delle diverse tecniche di adeguamento.
Nel capitolo II sono state analizzate le varie tecniche e strategie di adeguamento sismico che rappresentano lo stato dell’arte dei sistemi di intervento antisismico sugli edifici esistenti in cemento armato. Relativamente alle strategie, intendendo gli approcci base che possono essere seguiti per ottenere un certo livello di prestazione antisismica, sono state introdotte due diverse categorie: strategie volte alla riduzione della domanda di prestazione e strategie volte all’aumento della capacità di prestazione in termini di duttilità. Relativamente alle tecniche di intervento, sono state considerate sia quelle a carattere locale che quelle a carattere globale. Tale classificazione risulta agevole perché l’analisi di vulnerabilità sismica preliminare condotta sull’edificio è in grado di fornire importanti informazioni sulla caratterizzazione e dislocazione dei punti di crisi all’interno della maglia strutturale. Dunque, se l’analisi ha identificato carenze di capacità deformativa in pochi ed isolati elementi, potrebbe essere utile fare ricorso ad una tecnica di intervento locale; viceversa, se sono state messe in luce una quantità maggiore di carenze in varie parti dell’edificio, probabilmente risulta più conveniente adottare una tecnica di intervento globale.
Il capitolo III introduce il caso studio e presenta una veloce descrizione dei livelli di conoscenza di un edificio esistente, definiti dalle attuali norme, e necessari per la valutazione della vulnerabilità sismica.
Vengono inoltre illustrati prospetti, piante e sezioni dell’edificio, i materiali utilizzati e i carichi considerati.
Nel capitolo IV vengono presentati i diversi metodi consentiti dalle norme per l’analisi delle strutture esistenti. Questi metodi vengono classificati in due categorie, “lineari o non lineari” e “statici o dinamici”, a seconda se si tengono in considerazione o meno le non linearità geometriche o del materiale, e in funzione di
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come vengono trattate le equazioni di equilibrio, se in maniera statica o dinamica. Viene inoltre presentato il programma agli elementi finiti utilizzato, OpenSEES (Open System for Earthquake Engineering Simulation), e le scelte di modellazione effettuate (definizione di: materiali, nodi, sezioni, elementi, matrice di trasformazione delle coordinate, vincoli, rigidezza equivalente del solaio).
Nel capitolo V viene effettuata una descrizione del metodo N2 (metodo recepito dalle NTC 2008 e consigliato nell’Eurocodice8) utilizzato per la valutazione della vulnerabilità sismica dell’edificio prima e dopo l’intervento di adeguamento. Vengono inoltre illustrate l’analisi modale, la statica non lineare e i passaggi necessari per la valutazione della vulnerabilità sismica dell’edificio non ancora adeguato ed i risultati ottenuti. E’ stata messa in luce una totale insufficienza della resistenza a taglio delle colonne ed ipotizzato quindi un intervento di tipo locale per ovviare a questo problema. Nonostante questo intervento la capacità dell’intera struttura non risulta sufficiente a far fronte alla domanda di prestazione di un terremoto con tempo di ritorno di 475 anni e viene stabilita la necessità di un intervento di tipo globale.
Nel capitolo VI vengono presentatate le due tecniche di adeguamento scelte: controventi dissipativi concentrici e controventi dissipativi eccentrici. Vengono illustrate, per entrambe le categorie di controventi, le varie combinazioni di disposizione, profili, link (per i controventi eccentrici) utilizzate.
Per ognuna di queste soluzioni vengono presentati i risultati ottenuti e la verifica di vulnerabilità sismica in termini di duttilità disponibile – duttilità richiesta, evidenziando i meccanismi che portano al collasso la struttura e i vantaggi/svantaggi di ogni soluzione.
Il capitolo VII illustra le considerazioni conclusive e i risultati ottenuti, mettendo in luce i vantaggi e gli svantaggi delle soluzioni adottate.
