Progettazione di interventi di rinforzo dei maschi murari con MasterSap 4U

Calcolo di sistemi di rinforzo di edifici esistenti in muratura con gli applicativi della Suite 4U di AMV 

In questo breve approfondimento analizzeremo quali sono i sistemi di rinforzo disponibili negli applicativi della Suite 4U di AMV S.r.l per dimensionare, entro il modello di calcolo della struttura, interventi di miglioramento o adeguamento della capacità sismica di edifici esistenti in muratura.

Il contesto progettuale in cui si innestano le procedure di cui parleremo in questo focus è riassumibile in questo schema:

 

  

Si ipotizza di operare a valle di una preventiva valutazione statica della struttura e dei meccanismi locali di primo modo.

  

Valutazione della capacità sismica della struttura esistente

Stato di fatto

La valutazione della capacità sismica della struttura esistente avviene attraverso la definizione di un modello strutturale di riferimento per le analisi e le verifiche: l’utente sviluppa questa fase progettuale con MasterSap 4U e con gli strumenti disponibili negli ambienti di verifica dedicati.

Si procede con un’analisi lineare con fattore di comportamento q, ammessa dalla normativa per tutti i Livelli di Conoscenza della struttura esistente.

Si valuterà in MasterMuri la capacità degli elementi che costituiscono l’organismo strutturale dell’edificio esistente secondo le indicazioni delle NTC 2018 e della relativa Circolare del 2019.

La quantificazione della capacità sismica globale della struttura è definita dallo ζ_E, rapporto tra PGA di capacità e di domanda.

ζ_E = (PGA_C) / (PGA_D )

La PGA di domanda è determinata in funzione di parametri definiti nelle NTC 2018: caratteristiche del sito (coordinate geografiche, categoria del suolo e coefficiente topografico), Vita nominale e Classe d’uso dell’opera, questi ultimi due stabiliscono il tempo di ritorno dell’azione sismica di progetto.

La PGA di capacità è determinata dal tempo di ritorno che definisce la massima azione sismica massima che la struttura riesce a sopportare.

Il progettista, quindi, deve individuare il tempo di ritorno di capacità dello stato di fatto.

La procedura software poi determina e pubblica nel documento Informazioni e caratteristiche del modello il valore dello ζ_E di capacità (evidenziato qui di seguito).

 

 

Stato di progetto

Attraverso una serie di considerazioni concernenti modifiche che comportano variazioni dell’organismo strutturale esistente, della classe d’uso, dei sovraccarichi, ampliamenti, sopraelevazioni o altro si valuta la necessità di un progetto atto a raggiungere un livello di sicurezza sismica definito dalla normativa.

Si suddividono, quindi, i progetti in due tipologie di intervento miglioramento o adeguamento sismico e si definisce conseguentemente uno ζ_E obiettivo, secondo quanto disposto dalla norma.

Nei casi per cui è previsto l’adeguamento può essere richiesto di raggiungere uno ζ_E = 1,0 per interventi di sopraelevazione o modifica dell’organismo strutturale, oppure ζ_E= 0,8 per altri tipi di variazioni.

Nei casi per cui è previsto il solo miglioramento si differenziano gli obiettivi minimi a seconda della classe d’uso:

• se Classe d’uso II o III (non scolastica) sarà sufficiente incrementare lo ζ_E di capacità di 0,1
• se Classe d’uso III scolastico o Classe d’uso IV lo ζ_E di capacità dovrà essere almeno pari a 0,6.

  

Quantificazione dei deficit di resistenza dei maschi murari

Una volta definito lo ζE di progetto si determina il tempo di ritorno per cui si raggiunge tale obiettivo e pertanto si definisce l’azione sismica di progetto. La valutazione dei deficit di resistenza a pressoflessione e taglio dei maschi murari si esegue attraverso le verifiche degli stessi in MasterMuri.

 

Scelta della tipologia di rinforzo

Il progettista, giunto in questa fase della progettazione, è chiamato a valutare quale sia la tipologia di rinforzo più idonea a sopperire i deficit individuati e procedere al dimensionamento degli interventi.

Nel seguito dell’articolo illustreremo, quindi, le due possibilità a disposizione dell’utente in MasterSap 4U sempre in subordine a quanto indicato e concesso nella norma di riferimento, in primis vedremo il progetto dei rinforzi con procedure specializzate in un ambiente ad hoc, poi illustreremo anche il metodo semplificato (indicato nella Circolare).

  

Progetto dell’intervento con procedure software specializzate

Modello strutturale in MasterSap 4U e studio degli interventi nell’Ambiente rinforzi

Il pacchetto Premium dei prodotti della Suite 4U di AMV fornisce all’utente tutti gli strumenti di modellazione, analisi e progettazione per interventi di miglioramento o adeguamento di edifici esistenti in muratura.

Nel modello strutturale, che l’utente ha rappresentato e analizzato con MasterSap 4U, si può infatti intervenire sui maschi murari che in sede di verifica sono risultati deficitari in termini di resistenza (a pressoflessione, taglio fessurazione diagonale o taglio scorrimento).

Diverse sono le tipologie di rinforzo a disposizione del progettista:

• sistemi Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica (FRCM),
• sistemi Compositi Fibrorinforzati a matrice Polimerica (FRP),
• cucitura attiva con nastri in acciaio pretesi di EDILCAM Sistemi® S.r.l.
• sistemi Kerakoll® (export specializzato per l’applicazione GeoForceone®).

  

  

Nello scegliere il sistema da utilizzare il progettista deve verificarne la validità tecnica attraverso specifica certificazione (CVT, ETA o altro), qualora egli non potesse indicare un particolare sistema, ma solo le specifiche tecniche, dovrà indicare la necessità della certificazione (sia in sede progettuale, ma anche di collaudo). Inoltre, è importante non trascurare anche le fasi “di cantiere” come, ad esempio, quella di accettazione o di eventuali prove di distacco dal supporto. È utile in questo caso appoggiarsi a consulenti specializzati.

La procedura che dimensiona i vari tipi di rinforzo segue formulazioni indicate in norme di comprovata validità tecnica come i Documenti Tecnici del CNR (DT200 per l’FRP, DT215 per l’FRCM, validazione da parte del Servizio tecnico centrale del C.S.LL.PP. per il CAM® e via discorrendo), come illustreremo nel paragrafo dedicato.

In questo contesto progettuale, il punto di forza degli applicativi della Suite 4U è la possibilità di dimensionare gli interventi di rinforzo interagendo direttamente nel modello di calcolo.

Nell’ambiente di verifica degli edifici in muratura MasterMuri, l’utente attiva lo specifico Ambiente rinforzi, individua a colpo d’occhio i maschi murari non verificati e interviene scegliendo un sistema di rinforzo che viene dimensionato in Verifiche Rinforzi.

Infine, l’esito dell’intervento appare anche nel modello strutturale, in forma grafica e numerica, cosicché l’utente possa avere sempre sotto controllo gli esiti delle verifiche.

È facile capire come tale procedura fornisce all’utente efficacia operativa notevole.

  

Ambiente rinforzi e strumenti specifici

Analizziamo ora alcune funzioni e procedure specifiche di questa metodologia di progetto dei rinforzi.
Nel modello di analisi in MasterSap 4U, entrando nell’ambiente di verifica degli edifici in muratura MasterMuri, l’utente troverà i comandi dei Rinforzi (Figura 2).

 

  

A valle dell’analisi a elementi finiti e delle verifiche dei maschi murari, MasterSap 4U dispone di tutti di dati del modello necessari alla verifica e al dimensionamento degli interventi di rinforzo sui maschi murari. Sono i dati della geometria, le caratteristiche meccaniche dei materiali, le sollecitazioni di verifica per ogni combinazione di carico impostata per l’analisi a elementi finiti, i parametri di verifica dei materiali: resistenze medie (a compressione a taglio-trazione), FC (fattori di confidenza), γ_M, etc.

L’utente non avrà alcun onere di ulteriore input per questi dati, che verranno passati dal modello a Verifiche Rinforzi in modo automatico.

L’utente, quindi, dovrà solo occuparsi di calibrare i Parametri del sistema di rinforzo, definendoli in prima istanza nella specifica scheda (FRP, FRCM, CAM): sono dati relativi a geometria e parametri meccanici del sistema che vengono utilizzati come dati di primo tentativo per il dimensionamento del rinforzo.

Il progettista a questo punto ha a disposizione due modalità operative:

• la verifica interattiva (Figura 3): attivando l’Ambiente rinforzi l’utente sceglie il sistema di rinforzo e procede cliccando e analizzando un elemento alla volta;
• la verifica automatica: con il comando Verifica tutti (nel pannello in Figura 2) si esegue la verifica dei maschi murari su cui è stato applicato un sistema di rinforzo con apposito comando Applica a maschi o anche da precedenti sessioni di lavoro.

  

  

Il comando Applica a maschi apre una tendina da cui si sceglie uno specifico sistema di rinforzo che viene applicato a tutti i maschi non verificati.

Dopo aver definito i Parametri di uno specifico sistema nell’apposita scheda, l’utente può quindi procedere in questo modo molto speditivo:

• applica il sistema scelto a tutti i maschi murari non verificati con l’apposito comando;
• poi esegue il comando Verifica tutti che esegue la verifica di tutti i maschi murari rinforzati, senza entrare nella specifica applicazione un elemento alla volta.

  

  

Il progettista avrà così un riscontro immediato dell’efficacia del sistema scelto a rinforzo degli elementi carenti.
Al termine della verifica l’utente potrà salvare un documento in cui è riportato il report di calcolo dettagliato e visualizzerà in una finestra di sintesi l’esito delle verifiche sui maschi rinforzati (Figura 5).

   

Se, a valle di questa procedura, ci fossero elementi ancora non verificati, allora l’utente potrà accedere in Verifiche Rinforzi avvalendosi della procedura interattiva, così da poter affinare per essi i parametri che governano il sistema scelto.

Una volta dimensionati ad hoc tutti i rinforzi, si potrà ottenere un report globale degli interventi sempre attraverso il comando Verifica tutti, anche nel caso in cui i sistemi di rinforzo applicati fossero di diversa tipologia.

In tutte queste fasi, attivato l’Ambiente rinforzi, l’utente è guidato dalle informazioni evidenziate nella finestra Interroga, che riporta gli esisti delle verifiche in MasterMuri (maschi non rinforzati) e in Verifiche Rinforzi

 

  

...Continua la lettura nel PDF.

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PER APPROFONDIRE RIVEDI I WEBINAR SUI RINFORZI

Lo scorso autunno AMV ha realizzato alcuni webinar in collaborazione con alcune aziende che è possibile rivedere.

Edifici esistenti in muratura. Interventi di rinforzo con il sistema FRCM di Ruregold del gruppo Laterlite

Il 24 ottobre 2023 AMV ha promosso un webinar con ospite il Gruppo Laterlite in cui è stato illustrato il tema degli interventi di rinforzo con sistemi FRCM peril miglioramento o adeguamento sismico degli edifici in muratura.

Edifici esistenti in muratura. Interventi di rinforzo con il sistema CAM di EDIL CAM® Sistemi S.r.l.

Il 26 settembre 2023 AMV ha promosso un webinar con ospite EDIL CAM® Sistemi s.r.l. in cui è stato trattato il medesimo tema progettuale, ma con interventi realizzati con sistema CAM®. Anche in questo webinar sono stati illustrati l’analisi e il progetto di miglioramento sismico di un edificio in muratura con gli applicativi della Suite 4U di AMV S.r.l.