Miglioramento e classificazione sismica di una struttura esistente in c.a.

In questo articolo viene esaminato un interessante caso-studio di un intervento di miglioramento e classificazione sismica di una struttura esistente in c.a. nell'ambito del Sismabonus, con l’utilizzo degli strumenti software Axis VM e SismoTest.

 

I software AXIS VM e SismoTest per il miglioramento sismico di una struttura in cemento armato

In questo articolo prendiamo in esame un progetto realizzato dall’Ing. Niccolò Setti, utilizzatore di AXIS VM, in collaborazione con le Officine di Ingegneria Luciano Bellesia.

Più precisamente, vedremo:

  • La valutazione della vulnerabilità sismica per lo stato di fatto della struttura;
  • La valutazione della vulnerabilità sismica per lo stato di progetto dopo l’esecuzione degli interventi;
  • Il Calcolo dell’Alfa PGA allo stato limite di vita e anche allo stato limite di danno, per effettuare la classificazione sismica secondo le linee guida del Sismabonus.

Il Committente ha richiesto il cambio di destinazione d’uso del fabbricato da magazzino ad uso artigianale (ex laboratorio maglieria) in uso abitativo per tutti i livelli del fabbricato, con relativa demolizione di una porzione di solaio dell’ultimo impalcato e di una parte della copertura con l’inserimento di nuovo tetto in legno con relativo innalzamento di un metro per i pilastri centrali.

 

sta_data_miglioramento_sismico_edificio_ca.jpg

 

Nel modello che rappresenta lo stato di fatto non è presente il vano scala perché era prevista già la sua demolizione (si è scelto di non tenere in considerazione il contributo resistente), inoltre gli elementi agli spigoli sono semplicemente incernierati e lavorano solo come bielle, simulando il comportamento della muratura lì presente, e quindi resistenti semplicemente a carico verticale.

 

Il software Axis VM per il miglioramento sismico di un edificio in cemento armato

 

Nel modello che rappresenta lo stato di progetto è previsto l’inserimento della nuova copertura, dei nuovi setti dei vani scale e la realizzazione di nuove pilastrate in cemento armato sismo-resistenti in corrispondenza degli spigoli, al fine di conferire un comportamento scatolare alla struttura e migliorare la regolarità in pianta in accordo con il § 7.3.1 delle N.T.C. 2018.

 

 Il software Axis VM per il miglioramento sismico di un edificio in cemento armato

  

Analisi dello stato di fatto a SLV

La modellazione è stata eseguita con il software Axis VM distribuito in Italia da S.T.A. DATA, con il quale è possibile effettuare la progettazione di strutture nuove e esistenti secondo le NTC 18.

Il software è studiato per facilitare e semplificare l’inserimento dei parametri sismici, i riferimenti di coordinate geografiche, i fattori di struttura. Gli spettri di progetto sono determinati automaticamente attraverso procedimenti guidati, in modo da lasciare il professionista focalizzato sugli aspetti di progettazione:

 

Il software Axis VM per il miglioramento sismico di un edificio in cemento armato

 

Nella modellazione, vengono assunti come valori medi resistenti dei materiali quelli indicati nei progetti, applicando un fattore di confidenza LC1 con coefficiente di riduzione 1.35, poiché non sono state eseguite prove in sito e allo stesso modo è stato possibile reperire i dettagli delle armature delle travi e dei pilastri.

L’analisi eseguita è di tipo lineare, quindi il primo passaggio è stato di eseguire un’analisi dinamica modale prendendo in considerazione quanto prescritto dalla norma:

 

Calcoli per valutare l'azione sismica

 

I modi di vibrare eseguiti sono 4 di cui 3 verranno considerati significativi e sufficienti al superamento dell’85% di massa partecipante:

 

sta_data_miglioramento_sismico_edificio_ca_05.jpg

 sta_data_miglioramento_sismico_edificio_ca_06.jpg

 sta_data_miglioramento_sismico_edificio_ca_07.jpg

                                  Modo 1, principale in direzione Y                              Modo 3, principale in direzione X

 

Proseguendo, lo spettro di progetto è determinato in automatico secondo i parametri impostati precedentemente:

 Software per il miglioramento e classificazione sismica di una struttura esistente in c.a.

 

Le azioni sismiche vengono generate e combinate secondo NTC18:

 sta_data_miglioramento_sismico_edificio_ca_09.jpg

 Calcolo delle azioni sismiche

 

Inviluppi sollecitazioni:

 

sta_data_miglioramento_sismico_edificio_ca_11.jpg                                             Momenti flettenti                                                     Azioni di taglio

 

La verifica degli elementi esistenti in c.a.

Calcolate le azioni agenti, si passa nel post-processore e alla verifica degli elementi esistenti in c.a.. Per farlo, occorre determinare l’armatura e sono ben tre i metodi implementati tra cui scegliere:

 

Metodo simulato alle tensioni ammissibili

 La verifica degli elementi esistenti in c.a.Armatura determinata secondo T.A. e successivamente verificata con azioni calcolate secondo NTC18

 

Metodo semi automatico

 La verifica degli elementi esistenti in c.a.Velocizza l’inserimento dell’armatura attraverso schemi di sagome preimpostati

 

Inserimento diretto dell’armatura

 

Software per la verifica degli elementi esistenti in c.a.
Inserimento parametrico delle singole sagome

 

Dopo aver inserito l’armatura di travi e pilastri, si procede riducendo il valore di Alfa PGA finché tutte le travi e tutti i pilastri non risultano verificati. Sono state condotte le verifiche degli elementi strutturali in condizioni statiche e in condizioni sismiche:

 sta_data_miglioramento_sismico_edificio_ca_15.jpg

 

Per riuscire a verificare tutti i pilastri abbiamo dovuto diminuire l’azione sismica prevista dal sito, adottando un Alfa PGA pari a 0.16 (combinazione sismica per le verifiche dei pilastri). Questo è risultato essere il valore più critico e viene adottato come Alfa PGA critico della struttura allo stato limite di vita.

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L'articolo prosegue con:

  • Analisi dello stato di progetto SLV
  • Analisi dello stato allo SLD
  • La procedura per determinare la classificazione sismica con il software SismoTest
  • La classificazione sismica allo stato di fatto e allo stato di progetto

 


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