Miglioramento di edifici esistenti in muratura con PRO_SAP: il “cappotto antisismico” Resisto 5.9

In questo articolo vengono presentate le soluzioni implementate all'interno del software con particolare attenzione a quest'ultima novità.

L’analisi delle strutture in muratura

PRO_SAP consente di analizzare strutture in muratura attraverso:

•  Analisi globali, che possono essere in particolare:
  • Analisi lineari (statiche o dinamiche) su modelli a telaio equivalente oppure su modelli a plate-shell. Mentre sui modelli a telaio equivalente le sollecitazioni sono direttamente ricavabili dalla soluzione del sistema matriciale, nei modelli a plate-shell è prevista l’integrazione delle tensioni per ottenere le azioni macro su maschi e fasce. Le azioni macro vengono poi confrontate con le resistenze a pressoflessione e taglio previste dalla normativa per effettuare le verifiche necessarie. Le analisi lineari sono generalmente a vantaggio di sicurezza, poiché è sufficiente che per un solo elemento la sollecitazione sia maggiore della resistenza affinché la verifica dell’edificio non risulti soddisfatta.
  • Analisi non lineari (pushover) su modelli a telaio equivalente con PRO_SAM. In questo caso la verifica consiste nel confronto tra la domanda in termini di spostamento e la capacità individuata sulla curva di pushover. Le analisi non lineari in genere consentono di ottenere migliori risultati in quanto indagano l’evoluzione del comportamento della struttura e non si arrestano al primo elemento danneggiato.
    
• Analisi locali dei cinematismi di collasso: il programma PRO_CineM può essere usato in modalità autonoma oppure esportando direttamente la geometria dai modelli realizzati per svolgere le analisi globali. Il software consente di determinare l'accelerazione necessaria all'attivazione dei vari meccanismi di collasso per poi confrontarla con la domanda prevista della normativa. L’analisi dei cinematismi locali viene eseguita in parallelo alle analisi non lineari di pushover in modo da ottenere informazioni sia sul comportamento locale della struttura che sul comportamento globale.



Interventi sulla muratura esistente: gli strumenti a disposizione

L’incremento dei livelli di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche può essere ottenuto attraverso la progettazione di una o più tipologie di interventi di rinforzo. La valutazione dell'entità dell'incremento si effettua vagliando la struttura oggetto di rinforzo in fase ante operam e post operam attraverso le analisi precedentemente citate.

Nel seguito vengono descritti diversi interventi di rinforzo, partendo dalla novità dell "cappotto antisismico" Resisto 5.9, per poi passare a tipologie più consolidate.

Applicazione del sistema Resisto 5.9

Resisto 5.9, è un sistema di rinforzo modulare in acciaio ideato da Progetto Sisma S.r.l.

Il sistema di rinforzo, integrato con un cappotto termico che assicura un miglioramento delle prestazioni energetiche dell’edificio, si propone di garantire un incremento del grado di connessione tra pareti ortogonali e tra pareti e orizzontamenti, una limitazione della possibilità di ribaltamento fuori piano delle pareti, un efficace assorbimento delle spinte orizzontali non contrastate, una migliore ripartizione delle azioni sismiche tra i maschi murari dell’edificio e un miglioramento delle prestazioni sismiche nel piano dei maschi murari e delle fasce di piano.

A questo link è possibile trovare maggiori informazioni sul sistema e sulle campagne sperimentali che hanno condotto al modello di calcolo.

E' importante sottolineare come Progetto Sisma S.r.l. abbia da sempre creduto nell'importanza di validare i suoi prodotti utilizzando provini in scala reale; a tal proposito, presso la fondazione Eucentre di Pavia (annoverata tra i più avanzati centri di ricerca sul rischio sismico nel mondo), il sistema Resisto 5.9 è stato testato su pareti murarie in mattoni pieni e doppio UNI, considerando differenti configurazioni di applicazione. Questa campagna sperimentale, supportata anche da analisi numeriche avanzate, ha permesso così l'elaborazione delle linee guida progettuali del sistema di rinforzo sismico.

Grazie a ciò, il sistema Resisto 5.9 è stato implementato all'interno di PRO_SAP.

La struttura oggetto di rinforzo può essere valutata mediante analisi pushover con un settaggio delle impostazioni molto rapido: per valutare l’effetto dell’applicazione del rinforzo, avendo a disposizione il modello dello stato di fatto, è sufficiente operare sui parametri meccanici della muratura intervenendo nel criterio di progetto dedicato al sistema RESISTO 5.9.

Il grande vantaggio risiede quindi nel fatto che non si chiede al progettista di dimensionare o verificare gli elementi strutturali del cappotto sismico o valutarne l'interazione con il sistema portante originale, poiché grazie alla vasta campagna sperimentale è stato possibile ricavare direttamente i parametri meccanici relativi alla muratura inforzata.

Inserimento di nuovi elementi strutturali

L’inserimento di nuovi elementi strutturali comporta la modifica della geometria degli elementi resistenti: se i nuovi elementi strutturali sono dello stesso materiale della struttura esistente si può procedere indifferentemente con analisi lineari o non lineari, al contrario se si inseriscono elementi strutturali di diversa tecnologia come ad esempio esoscheletri di acciaio o pareti in cemento armato la struttura viene classificata come “struttura mista” e pertanto sono necessarie le analisi pushover.

Al paragrafo 7.8.5 di NTC2018 viene infatti riportato: “In casi in cui si ritenesse necessario considerare la collaborazione delle pareti in muratura e dei sistemi di diversa tecnologia nella resistenza al sisma, quest’ultima deve essere verificata utilizzando i metodi di analisi non lineare.”

Interventi di consolidamento previsti dalla tabella C8.5.II delle NTC 2018

La normativa prevede una serie di interventi di consolidamento applicabili alla muratura esistente.

In tal caso le verifiche sono analoghe a quelle della muratura non consolidata ed è sufficiente considerare i coefficienti correttivi che incrementano i valori dei parametri meccanici della muratura. Questi incrementi sono considerati automaticamente da PRO_SAP.

Applicazione di sistemi compositi FRP o FRCM

Un recente ciclo di webinar organizzato da 2S.I. ha approfondito le applicazioni di sistemi di rinforzo FRP e FRCM.

Il grande vantaggio dell'utilizzo di queste tecnologie è la possibilità di compensare l'intrinseca carenza della muratura conferendole resistenza a trazione.

Per chi volesse approfondire l'argomento consigliamo di guardare i VIDEO in fondo all'articolo.

Isolamento sismico

PRO_SAP gestisce isolatori sismici elastomerici, friction pendolum e slitte per strutture di qualsiasi tecnologia, sia nuove che esistenti.

L’inserimento di sistemi di isolamento sismico su edifici esistenti in muratura è poco diffuso poiché richiede interventi particolarmente invasivi per consentire l'inserimento dei dispositivi, pertanto sono documentate applicazioni solo per strutture di particolare pregio.

Sicurezza sismica degli edifici grazie a software avanzati come PRO_SAP e materiali innovativi

La ricerca nel campo del miglioramento sismico degli edifici esistenti continua a proporre strumenti e tecnologie innovative che rivoluzionano costantemente l'approccio verso la sicurezza strutturale. È pertanto essenziale per gli attori del settore rimanere costantemente aggiornati sulle ultime scoperte.

La disponibilità di software avanzati come PRO_SAP consente ai professionisti di valutare e migliorare la resistenza sismica degli edifici esistenti in modo più accurato ed efficiente. Questi strumenti offrono analisi dettagliate e simulazioni realistiche, consentendo di identificare le vulnerabilità strutturali e di valutare l'efficacia delle soluzioni di rinforzo proposte.

Allo stesso modo, il progresso nella ricerca dei materiali sismo-resistenti apre nuove opportunità per il miglioramento della resilienza strutturale.

Solo attraverso un impegno continuo verso l'innovazione e la collaborazione tra professionisti ed attori del settore si possono ottenere edifici più sicuri ed efficienti di fronte alle sfide sismiche ed energetiche.

2S.I. è da sempre attenta alle novità introdotte dalla ricerca e fornisce prontamente ai progettisti gli strumenti di verifica per le nuove tecnologie.

Per provare le potenzialità di PRO_SAP sono disponibili versioni free, eventualmente utilizzabili per scopi professionali, che consentono di verificare edifici esistenti, anche con rinforzi, oppure progettare strutture nuove, realizzando disegni e relazioni di calcolo.

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