placcaggi in acciaio piastre su faccia tesa -...

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



§ Piastre laterali§ Incremento notevole della resistenza a taglio del calcestruzzo§ Minore efficienza nell�incremento della capacità flessionale § Trascurabile perdita di duttilità§ Minore tendenza alla delaminazione



§ Piastre su faccia compressa§ Incremento in duttilità§ Minore tendenza alla delaminazione


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”


FRP: travi, taglio e flessione


FRP: fasciatura pilastri


FRP: incremento duttilità

0

5

10

15

20

25

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45

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160Displacement (mm)

She

ar F

orce

(kN

)

control

repaired


FRP: tecniche speciali

Elementi speciali prefabbricati

Strisce a L per il rinforzo a taglio


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


FRP: NSM

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Approccio tradizionale vs innovativi

APPROCCI CONVENZIONALI

RESISTENZA

DUTTILITA�

RIDUZIONE EFFETTISISMICI

APPROCCI INNOVATIVI

INCREMENTOCAPACITA�

STRUTTURA

DANNO

LIMITAZIONE DANNO


Approcci “innovativi”

Controllo IbridoControllo Attivo

SISTEMI DI CONTROLLO DELLE VIBRAZIONI

Isolamento alla Base

Controllo Passivo

Dissipazione di Energia Smorzatori a Massa

km

c


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.


Definizioni

ISOLATORI

DISPOSITIVI AUSILIARI

SISTEMA DI ISOLAMENTO =

ØElevata deformabilità orizzontale

ØElevata rigidezza verticale

ØDissipazione energia

ØRicentraggio

ØVincolo orizzontale sotto carichi di servizio

(eventualmente …)+


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


Allungamento del periodo + dissipazione


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)


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



• 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



§ 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



• 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


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)


Dispositivi: scorrevoli sup. curva

VANTAGGI§ Buona capacità dissipativa§ Periodo di oscillazione indipendente dalla massa§ Centro di massa = centro di rigidezza

A semplice curvatura A doppia curvatura

Advanced Earthquake Topic 15 - 7 Slide 37

Instructional Material Complementing FEMA 451, Design Examples Seismic Isolation 15 - 7- 37

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


Dispositivi: scorrevoli sup. curva

Spostamento residuo massimo

Coefficiente di attrito = f(N) 2% ≤ µ fast ≤ 5%

Δr ≤ µslow ⋅R

Variabilità parametri

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