Seminario Igeam Rischio Sismico, Roma 14 febbraio 2018 – Interventi sulle Costruzioni Esistenti – Prof. Ing. Alessio Lupoi 51 Placcaggi in acciaio § Piastre su faccia tesa § Incremento della capacità flessionale § Incremento della resistenza a taglio del calcestruzzo § Perdita di duttilità § Prematura delaminazione per la vicinanza di armatura tesa
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Placcaggi in acciaio
§ Piastre su faccia tesa§ Incremento della capacità flessionale§ Incremento della resistenza a taglio del calcestruzzo§ Perdita di duttilitৠPrematura delaminazione per la vicinanza di armatura tesa
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Placcaggi in acciaio
§ Piastre laterali§ Incremento notevole della resistenza a taglio del calcestruzzo§ Minore efficienza nell�incremento della capacità flessionale § Trascurabile perdita di duttilitৠMinore tendenza alla delaminazione
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Placcaggi in acciaio
§ Piastre su faccia compressa§ Incremento in duttilitৠMinore tendenza alla delaminazione
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Placcaggi in acciaio§ Meccanismi di delaminazione
§ Delaminazione per fessura intermedia �IC�§ Causa: fessione, deformazioni longitudinali nella trave indotte dalla concentrazione di
tensione§ Ampio preavviso
§ Delaminazione per fessurazione critica diagonale �CDC�§ Causa: forze di taglio§ Rottura rapida e catastrofica, nessun preavviso
§ Delaminazione di fine piastra �PE”§ Ampio preavviso
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FRP
§ Vantaggi§ Peso ridotto§ Immunità alla corrosione§ Nessuna limitazione di lunghezza§ Facilità e velocità nell’applicazione§ Resistenza elevata§ Nessun cambiamento di dimensioni § Aumento di resistenza e deformabilità senza aumento di
rigidezza§ Svantaggi
§ Costi elevati (non necessariamente i totali!)§ Scarsa duttilità (ma elevata deformabilità!)§ Sensibilità alle alte temperature e ai raggi UV§ Mancanza di “educazione”
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FRP: travi, taglio e flessione
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FRP: fasciatura pilastri
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FRP: fasciatura pilastri
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FRP: incremento duttilità
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FRP: tecniche speciali
Elementi speciali prefabbricati
Strisce a L per il rinforzo a taglio
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FRP: tecniche speciali
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Corrente elettrica
Power
CLS
Sensore di temperatura
FRP
Heater
Maturazione accelerata
Avvolgimento automatico Pretensione
resina
Piastra di contrasto
Jack Ancoraggi
Rinforzi NSM
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FRP: NSM
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Approccio tradizionale vs innovativi
APPROCCI CONVENZIONALI
RESISTENZA
DUTTILITA�
RIDUZIONE EFFETTISISMICI
APPROCCI INNOVATIVI
INCREMENTOCAPACITA�
STRUTTURA
DANNO
LIMITAZIONE DANNO
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Approcci “innovativi”
Controllo IbridoControllo Attivo
SISTEMI DI CONTROLLO DELLE VIBRAZIONI
Isolamento alla Base
Controllo Passivo
Dissipazione di Energia Smorzatori a Massa
km
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Definizioni
§ Il sistema d’isolamento è composto dai dispositivi d’isolamento,ciascuno dei quali espleta una o più delle seguenti funzioni:
§ sostegno dei carichi verticali con elevata rigidezza in direzione verticale ebassa rigidezza o resistenza in direzione orizzontale, permettendo notevolispostamenti orizzontali;
§ dissipazione di energia;§ ricentraggio del sistema;§ vincolo laterale sotto carichi orizzontali di servizio.
§ Detta interfaccia d’isolamento la superficie di separazione sullaquale è attivo il sistema d’isolamento, si definiscono:§ Sottostruttura, la parte della struttura posta al di sotto dell’interfaccia del
sistema d � isolamento e che include le fondazioni, avente in generedeformabilità orizzontale trascurabile e soggetta direttamente aglispostamenti imposti dal movimento sismico del terreno;
§ Sovrastruttura, la parte della struttura posta al di sopra dell’interfacciad�isolamento e, perciò, isolata.
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Definizioni
ISOLATORI
DISPOSITIVI AUSILIARI
SISTEMA DI ISOLAMENTO =
ØElevata deformabilità orizzontale
ØElevata rigidezza verticale
ØDissipazione energia
ØRicentraggio
ØVincolo orizzontale sotto carichi di servizio
(eventualmente …)+
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Strategie di isolamento
§ Strategie d'isolamento:§ Incremento del periodo fondamentale della costruzione per
portarlo nel campo delle minori accelerazioni di risposta;§ Limitazione della massima forza orizzontale trasmessa
§ In entrambe le strategie le prestazioni dell’isolamento possono essere migliorate attraverso la dissipazione nel sistema di isolamento di una consistente aliquota dell’energia meccanica trasmessa dal terreno alla costruzione
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Allungamento del periodo + dissipazione
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Requisiti
§ La sovrastruttura e la sottostruttura si devonomantenere sostanzialmente in campo elastico§ Per questo la struttura può essere progettata conriferimento ai particolari costruttivi per zone a bassasismicità (zona 4 delle Norme con deroga, per lestrutture in c.a., a quanto previsto al NTC�7.4.6).
§ Al sistema d’isolamento, per il ruolo critico che essosvolge, è quindi richiesta un’affidabilità superiore(che si ritiene conseguita se il sistema d’isolamento èprogettato e verificato sperimentalmente secondoquanto stabilito nel� 11.9)
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Indicazioni progettuali
§ L�alloggiamento dei dispositivi d�isolamento ed il loro collegamento alla struttura devono essere concepiti in modo da assicurarne l�accesso e rendere i dispositivi stessi ispezionabili e sostituibili.
§ È necessario prevedere adeguati sistemi di contrasto, idonei a consentire l�eventuale ricentraggio dei dispositivi qualora, a seguito di un sisma, si possano avere spostamenti residui incompatibili con la funzionalità della costruzione e con il corretto comportamento del sistema d�isolamento.
§ Ove necessario, gli isolatori dovranno essere protetti da possibili effetti derivanti da attacchi del fuoco, chimici o biologici
Accesso e Ispezionabilità
Contrasto per ricentraggio
Protezione dal fuoco e altro
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Indicazioni progettuali
• Per minimizzare gli effetti torsionali, la proiezione del centro di massa della sovrastruttura sul piano degli isolatori (*) ed il centro di rigidezza dei dispositivi di isolamentodebbono essere, per quanto possibili,coincidenti
• Nei casi in cui il sistema di isolamento affidi a pochi dispositivi le sue capacità dissipative e ricentranti rispetto alle azioni orizzontali, occorre che tali dispositivi siano, per quanto possibile, disposti perimetralmente e siano in numero staticamente ridondante.• Per sistemi con dispositivi ausiliari: disporre questi
ultimi lungo il perimetro. Per sistemi misti (elastomerici + a scorrimento): disporre gli isolatori elastomerici lungo il perimetro.
Effetti torsionali
Disposizione perimetrale dispositivi principali
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Indicazioni progettuali
§ Per minimizzare le differenze di comportamento degli isolatori, le tensioni di compressione a cui lavorano devono essere per quanto possibile uniformi.
§ Per evitare o limitare azioni di trazione negli isolatori, gli interassi della maglia strutturale dovranno essere scelti in modo tale che il carico verticale di progetto agente sul singolo isolatore sotto le azioni sismiche e quelle concomitanti, risulti essere sempre di compressione o, al più, nullo.
Compressione isolatori
Trazione isolatori
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Indicazioni progettuali
• Adeguato spazio tra sovrastruttura isolata e terreno o costruzioni circostanti, per consentire liberamente gli spostamenti sismici in tutte le direzioni.
• Per i ponti, i giunti di separazione tra le diverse porzioni di impalcato e tra impalcato e sottostruttura devono essere dimensionati in modo da permettere il corretto funzionamento del sistema d’isolamento, senza impedimenti al libero spostamento delle parti isolate.
• Attuare adeguati accorgimenti affinché l’eventuale malfunzionamento delle connessioni a cavallo dei giunti non possa compromettere l�efficienza dell’isolamento.
Libertà di movimento
Giunti di separazione
Malfunzionamento connessioni
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Dispositivi: tipologie
LDRB (Low Damping Rubber Bearing)
Isolatori Elastomerici Isolatori a Scorrimento
A Superficie Piana(Flat slider)
A Superficie Curva(Friction
Pendulum)
HDRB (High Damping Rubber Bearing)
LRB (Lead Rubber Bearing)
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Dispositivi: scorrevoli sup. curva
VANTAGGI§ Buona capacità dissipativa§ Periodo di oscillazione indipendente dalla massa§ Centro di massa = centro di rigidezza
Spherical Sliding Bearing:Friction Pendulum System (FPS)
Stainless Steel Concave Surface
Concave Plate
Articulated Slider With
PTFE Coating
Concave Plate and Sliderfor FPS Bridge Bearing- Seismic retrofit of Benicia-Martinez Bridge,
San Francisco, CA- 7.5 to 13 ft diameters- Displ. Capacity of 13 ft bearings = +/- 4.3 ft
Housing Plate With PTFE
Coating Above Slider
Sliding bearings typically utilize either spherical or flat sliding surfaces. The Friction Pendulum System (FPS) bearing utilizes a spherical surface and is the most widespread sliding seismic isolation bearing in use within the United States. In the figure and photograph shown, the sliding surface is shown concave up. In typical applications, the sliding surface is oriented concave down to minimize the possibility of debris collecting on the sliding surface. The articulated slider is faced with a PTFE (PolyTetraFlouroEthylene) coating. PTFE is a plastic material that may be unfilled (virgin) or filled (blended) with various materials (e.g., glass, carbon, bronze, graphite, etc.) to enhance its properties. A well-known PTFE material is “Teflon” which is manufactured by Dupont.
Superficie concava rivestita di acciaio inox
Superficie inferioredotata di pasticche in PTFE
Piastra concava
Superficie superiore dotata di pasticche in PTFE
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