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RIABILITAZIONE DEL COSTRUITO E ADEGUAMENTO SISMICO
Interventi di consolidamento statico e sismico di edifici in
muratura
Varese, 8 Aprile 2011
Lorenzo JurinaLorenzo JurinaDIS DIS -- Dipartimento di
Ingegneria Strutturale Dipartimento di Ingegneria Strutturale
Politecnico di MilanoPolitecnico di Milano
www.jurina.itwww.jurina.it
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Individuazione dei possibili meccanismi di collasso della
struttura sottoposta a carichi verticali ed orizzontali:
l’organismo edilizio può essere scomposto in porzioni elementari e
dunque l’analisi dell’edificio risulta semplificata.
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Nei cinematismi di collasso i solidi murari sono assimilabili a
corpi rigidi.
La formazione di un numero sufficiente di cerniere plastiche
porta la struttura al collasso.
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Duomo di Cremona
Il Duomo di CREMONA ( XII secolo)
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Duomo di Cremona
L’analisi strutturale del Duomo di Cremona è stata condotta
mediante un modello F.E.M.
E’ stata ricercata la modellazione che meglio rappresentasse il
comportamento meccanico della struttura
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Duomo di Cremona
INCASTRO CEDEVOLE INCASTRO
INCASTRO
CEDEVOLE
La prima rappresentazione a “telaio piano” descrive il
comportamento meccanico di una “fetta” rappresentativa della
sezione principale della navata principale del Duomo
Tale rappresentazione si è verificata inadeguata a rappresentare
il comportamento della struttura complessiva
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Duomo di Cremona
Si è passati dunque ad un modello F.E.M. tridimensionale capace
di:
-Rappresentare adeguatamente lo stato di fatto della
struttura
-Individuare l’incremento della resistenza delle strutture ai
carichi verticali e sismici in seguito agli interventi di
consolidamento
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Duomo di Cremona
DIREZIONE SISMA
Andamento del momento flettente della struttura soggetta ad
azione sismica
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Duomo di Cremona
• ECCESSIVA SPINTA DEGLI ARCHI DELLA NAVATA CENTRALE CHE INDUCE
FORTE SOLLECITAZIONI ALLA BASE DELLE COLONNE
• SCARSA RESISTENZA A SOLLECITAZIONI ORIZZONTALI
• ELEVATE SOLLECITAZIONI NEI COSTOLONI DELLE VOLTE DELLA NAVATA
CENTRALE
IL DUOMO SOFFRE
E’ NECESSARIO UN INTERVENTO DI
CONSOLIDAMENTO
RISULTATI:
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Duomo di Cremona
• ECCESSIVA SPINTA DEGLI ARCHI DELLA NAVATA CENTRALE CHE INDUCE
FORTE SOLLECITAZIONI ALLA BASE DELLE COLONNE
SOLUZIONE: “PUNTELLO” ALLE IMPOSTE(non potendo inserire una
catena alle imposte )
• SCARSA RESISTENZA A SOLLECITAZIONI ORIZZONTALI
SOLUZIONE: TRAVE “TRALICCIO” (matronei)+ FALDE “DIAFRAMMA”
(coperture)
• ELEVATE SOLLECITAZIONI NEI COSTOLONI DELLE VOLTE DELLA NAVATA
CENTRALE E NAVATE LATERALI
SOLUZIONE: “ARCO ARMATO” E “GRAFFETTE”
RIMEDI PROPOSTI:
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Duomo di Cremona
“TRALICCIO” E
“GRAFFETTE”
“PUNTELLO” “ARCO ARMATO”
FALDEDIAFRAMMA
(Progetto Jurina – 2009)
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Duomo di Cremona
Una interessante estensione del metodo dell’arco armato prevede
di prolungare la fune fino alle estremità dei piedritti. L’uso di
un puntone puntone telescopicotelescopico ubicato alla quota delle
imposte consente di contrastare la spinta orizzontale
dell’arco.
Arco armato
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Duomo di Cremona
Le cupole delle navate laterali vengono consolidate mediante
l’inserimento di “graffette” e di una “travatura reticolare
orizzontale” con funzione di irrigidimento e mutuo collegamento
delle strutture in elevazione del corpo di fabbrica
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Duomo di Cremona
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Duomo di Cremona
Ponteggi esterni e ponteggi interni
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Duomo di Cremona
Ponteggi nei matronei
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Duomo di Cremona
Realizzazione di ancoraggi continui perimetrali per
tensostruttura piana di controventamento (“a pesce”)
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Duomo di Cremona
Il consolidamento dei transetti mediante funi disposte “a
pesce”
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Duomo di Cremona
Iniezioni a bassa pressione di leganti a base idraulica in
presenza di tessuti murari disgregati, previa stilatura dei
giunti
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Castello di Vigevano
Le strutture portanti del Castello di Vigevano hanno subito
trasformazioni importanti nei secoli.
L’obiettivo dell’intervento di consolidamento: era quello di
restituire MONOLITICITA’ all’edificio
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Castello di Vigevano
Il consolidamento strutturale al piano terra e al piano primo è
stato realizzato mediante “tirantature a pavimento”; le catene di
collegamento garantiscono un miglioramento sismico (progetto Jurina
– 2007)
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Castello di Vigevano
Il sistema di “tirantature di piano” è stato inserito anche agli
altri orizzontamenti
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Castello di Vigevano
Consolidamento delle capriate lignee mediante cavi in
acciaio
(Il sistema ha anche funzione di controventamento ai carichi
orizzontali)
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Palazzo Ducale-Mantova
Soluzioni di controventamento delle coperture
Analisi F.E.M. di capriate semplici soggette a carico
orizzontale
Nessun controventoNessun controvento Con controventoCon
controvento
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Palazzo Ducale-Mantova
Ulteriori soluzioni di controventamento delle coperture
Analisi F.E.M. di capriate “alla palladiana” soggette a carico
orizzontale
Nessun controventoNessun controvento Con controventoCon
controvento
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Il palazzo della Ragione- Milano
PALAZZO DELLA RAGIONE – Milano (progetto Dezzi Bardeschi e
Jurina , 1978)
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Il palazzo della Ragione- Milano
6 cmcm 4 cm4 cm 3 cm3 cmSpostamenti massimi:
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Cittadella di Pisa
Concorso per il consolidamento dell’Arsenale repubblicano –
PISA
(progetto Jurina 2011)
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Cittadella di Pisa
Il progetto originario prevedeva la realizzazione di micropali
passanti nei pilastri e lunghe barre di ancoraggio inserite nella
porzione esistente del pilastro in muratura
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Cittadella di Pisa
Alcune sezioni della progetto originario
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Cittadella di Pisa
La proposta
La tecnica dell’ “arco armato” applicata agli archi dell’
Arsenale Repubblicano di Pisa consente di incrementare la
resistenza ai carichi orizzontali, migliorando il comportamento
globale della struttura
(progetto Jurina – 2011)
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Cittadella di Pisa
Il rapporto tra il moltiplicatore del carico µ ottenuto
dall’applicazione del “teorema cinematico” e il tiro del cavo N è
lineare
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Cittadella di Pisa
Render 3D del sistema di consolidamento mediante “arco
armato”
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Cittadella di Pisa
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Cittadella di Pisa
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
(Jurina + Cultreri e Savoldelli 1997)
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
(Jurina + Giglio 2009)
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco soggetto a carico
verticale
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco gotico soggetto a carico
verticale
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco soggetto a carico
orizzontale
(Jurina + Bonfigliuoli 2011)
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
Cinematismo di collasso di un arco soggetto a carico
orizzontale
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Le campagne di sperimentazione dell’ “arco armato”
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Scuola G. Dezza- Melegnano
La scarsa rigidezza dei solai in latero-cemento (causa locale)
cui si sommano i cedimenti delle fondazioni (causa globale) hanno
provocato il dissesto dei solai
(Progetto Jurina – 2006)
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Scuola G. Dezza- Melegnano
La soluzione
Piano primo: realizzazione di un graticcio in profili metallici
a sostegno dei travetti in latero-cemento
I campi rettangolari sono stati controventati con piatti
metallici diagonali
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Scuola G. Dezza- Melegnano
L’intervento consente un incremento della portata verticale dei
solai e fornisce una adeguata rigidezza nel piano orizzontale alle
azioni sismiche: si tratta di un edificio strategico ad “ali
lunghe”a cui è restituito un comportamento scatolare
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Scuola G. Dezza- Melegnano
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Scuola G. Dezza- Melegnano
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Scuola G. Dezza- Melegnano
Anche in copertura, per contrastare i carichi orizzontali
sismici è stata creata una struttura di controvento con cavi in
acciaio
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Una tecnologia innovativa per il consolidamento di solai
lignei:il “sistema JPCT” (Jurina-Peter Cox-Tecnochem) - 2011
Il sistema consiste in un traliccio metallico chiodato al
travetto ligneo ed una gettata di calcestruzzo autolivellante
fibrorinforzato di spessore 3,5 cm
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Sono state condotte prove sperimentali a flessione e taglio a
scala 1:1
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A collasso per carico verticale si èverificata la rottura del
travetto ligneo mentre la cappa in calcestruzzo fibrorinforzato non
si è fessurata.
Si è riscontrata una ottima resistenza alle forze di tipo
sismico, agenti nel piano dell’orizzontamento
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Un esempio di consolidamento di solaio ligneo con il “sistema
JPCT”in un edificio in via Dante a Milano
(progetto Jurina 2010)
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A.O. S. Gerardo - Monza
Un ulteriore caso di verifica sismica:
il Nuovo Ospedale San Gerardo di Monza
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A.O. S. Gerardo - Monza
Nel modello F.E.M. preliminare è stata condotta un’analisi
sismica considerando separati ed indipendenti i singoli blocchi che
compongo l’edificio.
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Un modello più verosimile tiene conto di mutui collegamenti
esistenti oppure inseriti a diversi piani tra i 7 blocchi
rappresentativi dell’ intero edificio.
Il collegamento tra le sub-unità si è rivelato efficace in
termini di riduzione delle azioni interne (i blocchi più rigidi e
resistenti aiutano i più deformabili e deboli)
NESSUN COLLEGAMENTO
1 SOLO COLLEGAMENTO IN SOMMITA’
2 COLLEGAMENTI A META’ E IN SOMMITA’
COLLEGAMENTI A TUTTI I PIANI
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A.O. S. Gerardo - Monza
I risultati dimostrano che le 3 sub-unità più rigide ( i
“diamanti”) collaborano al buon comportamento di insieme
dell’intero edificio
(Proposta Jurina-Benedetti-Castellani 2010)
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A.O. S. Gerardo - Monza
Schema di alcune possibili soluzioni di collegamento tra edifici
attigui: intradossale, estradossale e interno
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L’introduzione di nuovi corpi ascensore contribuisce a
migliorare la risposta sismica dell’edificio
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A.O. S. Gerardo - Monza
La riduzione del numero di piani con una demolizione controllata
(ad Ospedale funzionante) comporta una significativa riduzione
delle azioni interne e rappresenta una interessante alternativa.
(Per maggiori dettagli si consulti www.jurina.it )
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