1

1

ASSOBETONASSOCIAZZIONE NAZIONALE

INDUSTRIE MANUFATTI CEMENTIZI

L’AQUILA – 14.07.2009…

COMPORTAMENTODELLE STRUTTURE PREFABBRICATE

IN ZONA SISMICA

Giandomenico Toniolo2

POSIZIONE DI AVANGUARDIAPER QUALITA’ E PRESTAZIONI

….

ANCHE IN CAMPO SISMICOGRAZIE ALL’IMPEGNO NELLA RICERCA

3

15 ANNI DI RICERCHE SU PREFABBRICATI

1A FASE – PROVE PILASTRI ASSOBETON

2A FASE – ANALISI NUMERICHE STRUTTURE

3A FASE – PROVE “ECOLEADER” SU STRUTTURE

4A FASE – GROWTH “PRECAST STRUCTURES EC8”

5A FASE – RELUIS VULNERABILITA’ EDIFICI ESISTENTI

6A FASE – “SAFECAST” CONNESSIONI SISMICHE

4

PREMESSA

TERREMOTO FRIULI 1976

RILIEVO ASSOBETONSU ≈60 EDIFICI INDUSTRIALI

UN CROLLO DI TRAVE USCITA DALL’APPOGGIO

(PIU’ SEGNI DI GRANDI SPOSTAMENTI)

NO APPOGGI AD ATTRITO IN ZONA SISMICA

5

1° FASE: 1992-1996 (ENV 1998)

TASSIOS: CONVEGNO UNI-ASSOBETON 1993

ENV EC8 1994/1995: PRIME NORME SPECIFICHE

IMPEGNO DI PROVE SU PILASTRI

PROVE ASSOBETON 1994/96 A ISPRA

CALIBRAZIONE MODELLI DI CALCOLO

6

PROVE ASSOBETON 1994/96LABORATORIO

ELSA JRC - ISPRA

20 PROVE CICLICHE+ 8 PSEUDODINAMICHE

COORDINAMENTOPOLITECNICO DI MILANO

2

7

CICLI F-d (1° ORDINE)

ν = Na/Nr = 0,16-300 -200 -100 0 100 200 300

displacement d (mm)

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

forc

e H

(kN

)

PROVA B3 N=327 kN23.6.95 ν=0.16

-300 -200 -100 0 100 200 300

displacement d (mm)

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

forc

e V

(kN

)

PROVA B3 N=327 kN23.6.95 ν=0.16

CICLI V-d (2° ORDINE)

8

ENERGIA DISSIPATA

ENERGIA RELATIVA

-4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16semicicli

0

2000

4000

6000

8000

10000

ener

gia

diss

ipat

a (k

N m

m)

PROVA B3 N=327 kN23.6.95 ν=0.16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16semicicli

0.0

0.5

1.0

valo

ri ad

imen

sion

ali

0.0

0.5

1.0

9

RISULTATI

- OTTIMO COMPORTAMENTO (DISSIPAZIONE u = 0,4)

- SIMILI A GETTATI IN OPERA (SENZA RIPRESE: CON STAFFE STABILI)

- IMPORTANZA DELLA SPAZIATURAFITTA DELLE STAFFE

- DUTTILITA’ TRA 3,5 E 4,5(SECONDO PREVISIONI NORMATIVE TELAI)

10

2° FASE: 1996-2000: ( ENV → EN )

ENV 1998: PREFABBRICATO PENALIZZATORISPETTO A GETTATO-IN-OPERA

RICERCA ASSOBETON – POLIMI

ANALISI NUMERICHE COMPARATIVESU BASI PROBABILISTICHE

PREFABBRICATO = GETTATO IN OPERA

11

CASO DEI PREFABRICATI

M = F h2 ZONE CRITICHE GRANDI

12

TELAIO GETTATO IN OPERA

m= F h / 2 = M / 24 ZONE CRITICHE PICCOLE

h

u

u

u

u

m m

m m

FF

3

13

VOLUME DISSIPATIVO EGUALE

2 U ≈ 4 u

EGUALE DISSIPAZIONE ……………….. EGUALE FORZA SISMICA

DA DIMOSTRARE

14

STATISTICA CON MOLTE ANALISIANALISI DINAMICA NON LINEARE

INTENSITA’ INCREMENTATO A COLLASSO

CONFRONTO CON NORMATIVA (EC8)

“SPERIMENTAZIONE” NUMERICA

15

MOLTE ANALISI

CON DIVERSI ACCELEROGRAMMI

SCELTA:

- ACCELEROGRAMMI REGISTRATI

- ACCELEROGRAMMI ARTIFICIALI

16

REGISTRATI

(a)

(b)

(c)

17

ARTIFICIALI

-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Time [sec]

Acc

eler

atio

n a

(t)/P

GA

-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.0

0.20.40.60.81.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Time [sec]

Acc

eler

atio

n a

(t)/P

GA

-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.0

0.20.40.60.81.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Time [sec]

Acc

eler

atio

n a

(t)/P

GA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

Period [sec]

Acc

eler

atio

n a m

ax/P

GA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

Period [sec]

Acc

eler

atio

n a

max

/PG

A

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

Period [sec]

Acc

eler

atio

n a m

ax/P

GA

18

ANALISI DINAMICA NON LINEARE

INTEGRAZIONE DELL’EQUAZIONE DEL MOTO

CON MODELLO CICLICO DI DANNEGGIAMENTO

DELLE SEZIONI CRITICHE IN CEMENTO ARMATO

A SIMULAZIONE DEL COMPORTAMENTO VIBRATORIO

4

19

PROCESSO INCREMENTALE

αg = 0,30 - 0,35 - 0,40 - αgmax

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Time t [sec]

Dis

plac

emen

t d [m

m]

α g max=1.25 (κ =1.54)

20

ESEMPIO

300 mm

300

8φ14

12.00 m

6.00

25

450 mm

300

8φ16

12.00 m

6.00

25

GETTO IN OPERA PREFABBRICATO

21

65 ACCELEROGRAMMI REGISTRATI(CON fk E q=4,5)

MONOLITICO INCERNIERATO

BUONA CONCORDANZA CON NORMATIVA

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Overstrength κ

Prob

abili

ty D

ensi

ty f

()

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Overstrength κ

Prob

abili

ty D

ensi

ty f

()

22

400 ACCELEROGRAMMI ARTIFICIALI(CON fk E q=5,0)

MONOLITICO INCERNIERATO

BUONA CONCORDANZA CON NORMATIVA

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40

Overstrength κ

Prob

abili

ty D

ensi

ty f

()

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40

Overstrength κ

Prob

abili

ty D

ensi

ty f

()

23

1000 ACCELEROGRAMMI ARTIFICIALI(CON fc VARIABILE E q=5,0)

MONOLITICO INCERNIERATO

MARGINE DI SICUREZZA CON NORMATIVA

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

Overstrength κ

Prob

abili

ty D

ensi

ty f

()

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

Overstrength κ

Prob

abili

ty D

ensi

ty f

()

24

CORRELAZIONE GETTO IN OPERA-PREFABBRICATO

MONOLITICO = INCERNIERATO

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

Overstrength κ - Type 1a

Ove

rstr

engt

h -

Type

1b

5

25

3° FASE: 1998-2004 (EN 1998)

AGGIORNAMENTO EUROCODICE 8

FARDIS: CONVEGNO ULISSE/CTE 2001

IMPEGNO PROVE SU STRUTTURE

PROVE ECOLEADER 2002/2003 ISPRA

EN EC8 2004 NORME PEREQUATE

26

PROVE ECOLEADER 2002/03

PROVA PSEUDODINAMICA PREFABBRICATO

27PROVA PSEUDODINAMICA GETTO IN OPERA

LABORATORI ELSA JRC - ISPRA

28

SUPPORTATI DA

− PROGETTO ULISSE (AITEC+ATECAP+ASSOBETON)

− ANDECE (SPAGNA)

− ANIPC (PORTOGALLO)

− POLITECNICO DI MILANO

− UNIVERSITA’ DI LUBIANA

29

αg = 0,36

-240

-180

-120

-60

0

60

120

180

240

0 5 10 15 20 25 30

Time [sec]

Drif

t [m

m]

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

-240 -180 -120 -60 0 60 120 180 240

Drift [mm]

Shea

r For

ce [k

N]

-240

-180

-120

-60

0

60

120

180

240

0 5 10 15 20 25 30

Time [sec]

Drif

t [m

m]

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

-240 -180 -120 -60 0 60 120 180 240

Drift [mm]

Shea

r For

ce [k

N]

αg = 0,72

30

CALIBRAZIONE MODELLO ANALITICO

6

31

RISULTATI

PORTATI A CEN/TC250/SC8 CHE HA APPROVATO IL NUOVO EUROCODICE 8

CON

PREFABBRICATO = GETTATO IN OPERA(REQUISITI SU CONNESSIONI)

CONFERMA MODELLO ANALITICO == VALIDITA’ ANALISI NUMERICHE

32

4° FASE: 2003-2006 (GROWTH PR.)

CONORMATIVE RESEARCH

PRECAST STRUCTURES EC8

SEISMIC BEHAVIOUR OFPRECAST CONCRETE STRUCTURES

WITH RESPECT TO EUROCODE 8

33

CONSORZIO

1. POLITECNICO DI MILANO (COORDINAMENTO)

2. MAGNETTI BUILDING – CARVICO

3. GECOFIN – VERONA

4. LAB. NATIONAL DE ENGNHARIA CIVIL – LISBONA

5. CIVIBRAL – SAO PEDRO FINS

6. NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY OF ATHENS

7. PROET – ATENE

8. UNIVERSITY OF LJUBLJANA

9. JOINT RESEARCH CENTRE – ISPRA

10. TONGJI UNIVERSITY - SHANGHAI

34

CAMPAGNA DI PROVE

− LNEC: TAVOLA VIBRANTE

− NTUA: TAVOLA VIBRANTE

− ELSA/JRC: PSEUDODINAMICHE

− TONGJI UNIV.: PSEUDODINAMICHE

35

PRECAST STRUCTURES EC8 2003/06

36

PRECAST STRUCTURES EC8 2003/06

7

37

LABORATORIO LNECPROVE SU TAVOLA VIBRANTE (1)

38

LABORATORIO NTUAPROVE SU TAVOLA VIBRANTE

39

LABORATORIO TONGJIPROVE CICLICHE SU NODI

40

RICERCA ESTESA A

− EFFETTO DIAFRAMMA

− CONTRIBUTO TAMPONAMENTI

− CONNESSIONI

41

…

CURVE VIBRATORIE SPERIMENTALI E NUMERICHE…

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25 30 35

Force [kN]

ExperimentalNumerical

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25 30 35

Force [kN]

ExperimentalNumerical

42

GRANDE MESSE DI RISULTATI

…

PROVE CICLICHE FINALI SUI DUE PROTOTIPI

-220

-165

-110

-55

0

55

110

165

220

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

-220

-165

-110

-55

0

55

110

165

220

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

8

43

RISULTATI

- PROBLEMI PROGETTUALI DELLE CONNESSIONI(ROTTURE LOCALI BORDI CALCESTRUZZO)

- GRANDE INFLUENZA DEI TAMPONAMENTI(PROVE PSEUDODINAMICHE A LIVELLO DI SLD)

- BUONA AZIONE DIAFRAMMA FINO A LIVELLI SUPERIORI(TEGOLI BINERVATI DISTANZIATI)

- CONFERMA DELLA GRANDE CAPACITA’ SISMICA(A LIVELLO DI 1 g ! )

44

5° FASE: 2005-2008

POGRAMMA RELUIS – DIP. PROTEZIONE CIVILE

VULNERABILITA’ SISMICA DEGLI EDIFICI ESISTENTI

RICERCA NAZIONALE AD AMPIO SPETTRO( 50 SEDI UNIVERSITARIE COINVOLTE)

45

LINEE DI RICERCA

1 – EDIFICI IN MURATURA2 – EDIFICI IN CALCESTRUZZO3 – PONTI ESISTENTI4 – PROGETTO AGLI SPOSTAMENTI5 – EDIFICI IN ACCIAIO E MISTI6 – OPERE DI SOSTEGNO7 – TECNICHE DI ISOLAMENTO8 – MATERIALI INNOVATIVI9 – MONITORAGGIO E ALLARME

10 – SVILUPPO DI DATABASE

46

LINEA 2 – EDIFICI IN CALCESTRUZZO

1 – METODI NON DISTRUTTIVI2 – FATTORI DI CONFIDENZA3 – EDIFICI NON REGOLARI4 – EDIFICI IBRIDI5 – INFLUENZA DEI TAMPONAMENTI6 – RUOLO DELLE SCALE7 – COMPORTAMENTO DEI NODI8 – AZIONI BIASSIALI9 – EDIFICI PREFABBRICATI

47

9 – EDIFICI PREFABBRICATI

POLITECNICO DI MILANO (COORD.) G. TONIOLO

UNIVERSITA’ DI BOLOGNA A. BENEDETTI

UNIVERSITA’ DEL MOLISE G. FABBROCINO

UNIVERSITA’ DI NAPOLI G. MAGLIULO

48

INDAGINI E CLASSIFICAZIONE DI TIPOLOGIE STRUTTURALI

RACCOLTA DI PROGETTI DI COSTRUZIONIESEGUITE IN ITALIA IN VARIE EPOCHE

COINVOLTA ASSOBETON

SCELTI 10 PREFABBRICATORICHE HANNO FORNITO

PIU’ DI 130 PROGETTI DI DIVERSE EPOCHE

9

49

AZIENDE COINVOLTE

AREA PREFABBRICATI (RE)ADRIANO RIVOLI (BA)BARACLIT (AR)GECOFIN PREFABBRICATI (VR)PRECOMPRESSI (MI)MANINI PREFABBRICATI (PG)PREFABBRICATI PRETECNO (VR)SICEP (CT)SPAV PREFABBRICATI (UD)TRUZZI PREFABBRICATI (MN)

50

ESEMPIO DI SCHEDA RILEVATA

51

CATALOGHI RELUIS/ASSOBETON

…

…

…

…

52

EDIFICI CRITICI

- DISCRIMINANTI (appoggi, diaframma, stabilità, P-Δ, taglio)

- ASSETTI STRUTTURALI

- ZONAZIONE SISMICA ALL’EPOCA

- EVOLUZIONE DELLA NORMATIVA

- STATO DI CONSERVAZIONE

53

Izmit – Turchia: disfatta prefabbricazione

54

EDIFICI SENZA DIAFRAMMA

…

…

10

55

DIAFRAMMA INCERTO

…

……

…

56

INCERTA STABILITA’ LATERALE

57

VERIFICA EDIFICIO ESISTENTE DEL 1980

…

…

58

ANALISI DINAMICA MODALE CON NUOVE NORME

…

…

59

SENZA DIAFRAMMA CON DIAFRAMMA

… …

60

VERIFICA PILASTRI CON COPERTURA FLESSIBILE (<1,00)(SENZA INTERVENTI IN COPERTURA)

…

q=1,5 senza fasciatura pilastri – q=2,5 con fasciatura pilastri

11

61

VERIFICA PILASTRI CON COPERTURA IRRIGIDITA (>1,00)CON CONTROVENTI IN COPERTURA

…

q=1,5 senza fasciatura pilastri – q=2,5 con fasciatura pilastri62

6a FASE: 2006-2011PROGRAMMA ASSOBETON (2006-2008)

COMPORTAMENTO SISMICO DELLE CONNESSIONI

POLITECNICO DI MILANO

UNIVERSITA’ DI NAPOLI

UNIVERSITA’ DI FIRENZE

UNIVERSITA’ DI PISA

UNIVERSITA’ DI BOLOGNA

UNIVERSITA’ DI BERGAMO

63

CLASSIFICAZIONE IN 7 ORDINI DI CONNESSIONI

1 RECIPROCHE TRA ELEMENTI DI SOLAIO

2 TRA ELEMENTI DI SOLAIO E TRAVI

3 TRA TRAVI E PILASTRI

4 TRA PILASTRI E FONDAZIONI

5 TRA PANNELLI DI PARETE E STRUTTURA

6 TRA SEGMENTI DI PILASTRO

7 RECIPROCHE TRA PANNELLI DI PARETE

64

NECESSITA’

QUALIFICARE OGNI TIPO DI CONNESSIONECON I PARAMETRI DEL COMPORTAMENTO SISMICO

CON PROVE SPERIMENTALI CODIFICATE

RESISTENZA – massima forza trasmessaDUTTILITA’ – deformazione ultima su snervamentoDISSIPAZIONE – energia specifica dei cicliDEFORMAZIONE – deformazione ultimaDEGRADO – calo resistenza nei cicliDANNO – deformazione residua allo scarico

65

LIVELLI DI PROVE

PROVE PARTICOLARI – su singoli connettori BPROVE LOCALI – su connessione A+B+CPROVE SU SOTTOINSIEMI – su gruppi di connessioniPROVE SU INSIEMI – su prototipi di strutture

66

Pre

limin

ary

Test

GIMED

PRIMA PROVE PRELIMINARICONNESSIONE TRA ELEMENTO SOLAIO E TRAVE

12

67

ROTTURA CALCESTRUZZO BORDO TRAVE

68

CON ANGOLARE APPENA DISTORTOTROPPO RESISTENTE!

69

NUOVO ANGOLARE PIU’ DEFORMABILEE MENO RESISTENTE PER SUCCESSIVE PROVE

70

DISTORSIONE PRECOCE ANGOLAREMAGGIORE DISPERSIONE DI ENERGIA

71

“VERE” PROVE SU CONCIO DI TEGOLO AL VERO

Scale 1:5

Scale 1:10

72

IMPIANTO DI PROVA (POLITECNICO DI MILANO)

…

…

13

73

PARTICOLARI CONNESSIONE TEGOLO-TRAVE

74

RISULTATO DI PROVA CICLICA

75

PROVE CONNESSIONI CONVOGLIATE IN PROGRAMMA EUROPEO2009-2011

SME POGRAMME – COMUNITA’ EUROPEA

“SAFECAST”

COMPORTAMENTO SISMICO DELLE CONNESSIONI

PROVE SU CONNESSIONI

REGOLE DI PROGETTAZIONE

INDICAZIONI NORMATIVE

76

CONSORZIO

1 – ASSOBETON ( I ) coord.2 – ANDECE ( E )3 – ANIPB ( P ) 10 – LNEC ( P )4 – SEVIPS ( GR ) 11 – ULJ ( SLO )5 – TPCA ( TR ) 12 – LABOR ( I )6 – EC DG JRC (Ispra) 13 – LUGEA ( I )7 – POLIMI ( I ) 14 – DLC ( I )8 – NTUA ( GR ) 15 – RIPHORSA ( E )9 – ITU ( TR ) 16 – HALFEN ( D )

77

IMPORTANZA DELLA RICERCA

…

L’AQUILA 6 APRILE 2009STRUTTURE BENE - CONNESSIONI PANNELLI MALE

78

PANNELLI CADUTI…

CONNESSIONI ROTTE

14

79

06.04.2009: TERREMOTO VIOLENTO

ACCELERAZIONI REGISTRATE 0.35g ÷ 0,40g

ZONA 1 PER STATO LIMITE ULTIMO (DANNI ATTESI)

PROGETTI CON VECCHIE NORME SENZA “CAPACITY DESIGN”

COMPORTAMENTO COSTRUZIONI PREFABBRICATEMOLTO POSITIVO

80

IMMAGINE SIMBOLO

…

CENTRO COMMERCIALE L’AQUILONENESSUN DANNO DI RILIEVO – SEMPRE OPERATIVO

81

DAI RILIEVI DOPO IL TERREMOTO

CENTINAIA DI EDIFICI PREFABBRICATI(Poggio Licenze, Monticchio, Ocre, Varranoni. Bazzano, Pile)

2 CROLLI DI ELEMENTI STRUTTURALI(1 TRAVE CON CAMPATE ADIACENTI, 1 COPPONE)

DIVERSI DISTACCHI DI PANNELLI DI TAMPONAMENTO(SIA VERTICALI CHE ORIZZONTALI)

DIVERSI DANNI LOCALI MINORI(SCHEGGIATURE SPIGOLI APPOGGI)

82

GRANDE MAGGIORANZA DI EDIFICI

…

OPERATIVI SENZA DANNI

83

ANCHE I PANNELLI DI TAMPONAMENTO

…

…84

ALCUNI DISTACCHI

…

PANNELLO ORIZZONTALE

15

85

…

PANNELLO VERTICALE

86

CONNESSIONI DELLA STRUTTURA

A SECCO CON CONNETTORI OK

(NON DUTTILI) SOVRADIMENSIONATECON “CAPACITY DESIGN”

SPERIMENTARE I MECCANISMI DI RESISTENZA

PROTEGGERE I BORDI

87

CONCLUSIONE

RUOLO TAMPONAMENTI / CONNESSIONINELLA RISPOSTA AL SISMA

CRITERI DI PROGETTODA APPLICARE SECONDO LE

NUOVE NORME TECNICHE DELLE COSTRUZIONI

88

…

GRAZIE PER L’ATTENZIONE