Retrofit for Concrete

L’analisi della struttura può essere fatta anche con il metodo statico non lineare.

Descrizione Dettagliata

Il modulo (add-on) Retrofit for Concrete comprende le disposizioni e le verifiche dell’EC8par.3 per la valutazione degli edifici esistenti e per l’inserimento dei rinforzi nelle sezioni esistenti di travi e pilastri.

L'analisi della struttura può essere fatta anche con il metodo statico non lineare.

Comprende inoltre la produzione di disegni dettagliati, particolari costruttivi e armature, di computi delle quantità dei materiali e  della relazione di calcolo completa.

Prerequisiti:

SCADA Pro Concrete

Metodi di analisi

Controllo preliminare eseguendo il metodo spettrale dinamico lineare

  • Controllo preliminare eseguendo il metodo lineare spettrale semplificato (metodo spettrale equivalente).
  • Controllo preliminare eseguendo il metodo spettrale dinamico lineare.
  • Il metodo lineare spettrale semplificato (metodo spettrale equivalente) secondo il fattore di comportamento sismico q e i fattori di duttilità locali m.
  • Il metodo lineare spettrale dinamico secondo il fattore di comportamento sismico q e i fattori di duttilità locali m.
  • Il metodo statico non lineare (Pushover).

L’analisi non lineare (Pushover), consente un’approssimazione più accurata del comportamento della struttura, una valutazione più realistica della situazione deformativa e dello stato di sollecitazione e fornisce informazioni per gli elementi che i metodi lineari non forniscono metodi flessibili.

L’obiettivo è di valutare e calcolare soprattutto le deformazioni anelastiche e le forze interne sviluppate sulla struttura sotto l’azione sismica.

La metodologia di tale analisi prevede l’applicazione della forza sismica orizzontale sul modello e la sua distribuzione (uniforme, triangolare o modale), sui nodi e sugli elementi lineari, secondo le forze inerziali del terremoto.

I carichi aumentano gradualmente fino che la struttura si converta in meccanismo e crolli.

Durante il processo, ogni volta che una sezione cede (creando cerniera plastica) il modello è opportunamente modificato e continua la procedura di aumento.

Questo controllo si basa su una relazione non lineare di coppia (momento-torsione) predeterminata per ciascun elemento della struttura.

Ad ogni passo dell’analisi si esamina se i momenti flettenti sull’elemento superano il momento di plasticizzazione.

Nel caso in cui questo limite venga superato, sull’elemento si genera la cerniera plastica.

Ad ogni passo viene anche esaminato il taglio alla base e lo spostamento di un punto caratteristico della struttura (nodo di controllo), che di solito si trova sull’ultimo livello.

Il risultato principale di quest’analisi è la creazione della curva di forza (taglio alla base) – movimento o altrimenti curva di resistenza della struttura.

Tale curva fornisce un quadro rappresentativo del comportamento sismico della struttura.

L’analisi pushover fornisce anche informazioni e la piena supervisione per l’ordine di formazione delle cerniere plastiche sugli elementi.

Il progettista riceve un quadro completo del graduale stato deformativo ad ogni passo, essendo cosi in grado di identificare facilmente e rapidamente i punti “deboli” di costruzione.

In SCADA Pro l’analisi non lineare è completamente integrata.

Con parametri prestabiliti e in modo automatico vengono eseguite tutte le analisi necessarie e tutte le verifiche dei criteri di conformità previsti dall’eurocodice, presentando i risultati in modo diretto.

 

Progettazione sismica – Verifiche (EN1998-3)

Metodi di analisi lineari e progettazione preliminare secondo l'Eurocodice 8, parte 3 (EN1998-3)

Nella progettazione preliminare sono controllati i criteri di EN1998-3 al fine di applicare analisi lineare o non lineare e calcolati i relativi risultati e gli indici di insufficienza λ.

Nell'analisi elastica lineare, vi è la possibilità di due metodi:

(i) il metodo di comportamento uniforme, fattore q e

(ii) il metodo di duttilità locale, fattore m.

Inoltre, il controllo sulla valutazione di una comportamento fragile o duttile degli elementi strutturali è applicato secondo due tre criteri di EN1998-3:

(i) il rapporto momento taglio αs,

(ii) il rapporto di duttilità richiesta in termini di curvature μ1 / r,

(iii) il rapporto di duttilità richiesta in termini di deformazioni μd.

Si prende in considerazione anche l'effetto della presenza dei tamponamenti di muratura nella struttura secondo le disposizioni EN1998-3 con calcolo automatico della loro capacità.

Analisi statica non lineare (Pushover)

In SCADA Pro sono incluse tutte le combinazioni dei carichi sismici necessari secondo la distribuzione rettangolare o triangolare dei carichi laterali.

Lo spostamento obiettivo viene calcolato secondo EN1998-3 e EN1998-1-1, disposizioni dell'allegato B. La curva di capacità e la curva bilineare equivalente sono disegnati per la corrispondente "nodo di controllo".

Lungo la curva di capacità, gli spostamenti obiettivi sono raffigurati per ciascun requisito di prestazione.

Vi è anche la possibilità di includere al modello strutturale le tamponature in muratura calcolando automaticamente in ogni fase dell'analisi Pushover la loro capacità di essere.

 

Valutazione - Riprogettazione (EN1998-3)

L’intero processo a passi chiari e con il pieno controllo e la supervisione del progettista

SCADA Pro include i regolamenti che riguardano la valutazione e la riprogettazione di costruzioni esistenti in cemento armato.

Usando i rinnovati editors è possibile configurare in modo semplice e veloce l’armatura esistente ed eseguire un’analisi preliminare.

Essa fornisce informazioni sulla soddisfazione dei criteri per l’applicazione dell’analisi lineare (Statica o Dinamica) o non lineare (Pushover).

Infine, dopo aver eseguito l’analisi principale, si ottengono i risultati delle verifiche in termini di forze o deformazioni.

Riguardo al processo di riprogettazione e rinforzo delle strutture, SCADA Pro include tutti i materiali di rinforzo previsti dall’eurocodice.

  • Pilastri: guaine in ghisa e calcestruzzo spruzzato, polimeri rinforzati con fibre, piastre di acciaio, procedura di confinamento.
  • Travi: strati di calcestruzzo iniettato o spruzzato, piastre di acciaio, polimeri rinforzati con fibre.

Il calcolo dei nuovi momenti di resistenza avviene automaticamente, secondo i diagrammi d’interazione della sezione composta di materiali diversi (materiale vecchio-nuovo).

Vanno effettuate le verifiche previste dall’eurocodice e il calcolo dei tasselli richiesti.

Inoltre, SCADA Pro include i materiali di restauro, protezione e rinforzo di “Sika” e integra il programma di calcolo degli ancoranti chimici e meccanici “Fischer”.

Segue una breve presentazione della valutazione e la riprogettazione di una struttura secondo l’EC8 PARTE 3

La parte 3 dell’EC8 è un insieme di regole per la valutazione e la riprogettazione delle strutture esistenti in cemento armato.

Tali regolamenti sono applicati attraverso un processo di tentativi ed errori.

Inizialmente, la struttura esistente è valutata e  rinforzata in conformità alle disposizioni dell’EC8 Parte 3, poi va valutata di nuovo, fino a quando il processo di rafforzamento è adeguato e la struttura soddisfa i criteri di comportamento.

L’applicazione dell’EC8 Parte 3 è necessaria sia per il rafforzamento delle strutture esistenti progettate in conformità con le vecchie normative di progettazione sia per il recupero delle strutture danneggiate.

La filosofia di progettazione secondo EC8 Parte 3 si basa sui criteri di conformità.

In una prima fase, richiede di determinare i livelli di pericolosità sismica, associati alla sismicità e alla geologia della locazione della costruzione di esame.

Per esempio, per la Grecia, vanno considerati due livelli di pericolosità sismica (10% in 50 anni, 50% in 50 anni).  In una seconda fase, bisogna stabilire i livelli di danneggiamento.

Il danno strutturale è solitamente quantificato per ciascun elemento strutturale e non per la struttura nel suo complesso.

In altre parole, il livello di danneggiamento secondo EC8 parte 3 è determinato dal valore dell’angolo di rotazione rispetto alla corda alle estremità dell’elemento strutturale.

Pertanto, diversi valori dell’angolo di rotazione rispetto alla corda corrispondono a differenti livelli di danneggiamento.

Secondo EC8 parte 3 le prestazioni sono il Danno Limitato (A) *, Danno Significativo (B) * e Collasso (C) *.

I criteri di conformità da rispettare secondo i principi fondamentali dell’EC8 parte 3 sono la combinazione di un livello di pericolosità sismica con un livello di danneggiamento.

Significa che il progettista dovrà definire il livello di danneggiamento della struttura per un dato livello di pericolosità sismica.

VALUTAZIONE

La procedura di valutazione prevede la stima della capacità della struttura e la richiesta di un determinato livello di pericolosità sismica.

La capacità di una struttura è stimata con metodi di analisi non lineari, statici o dinamici.

In EC8 parte 3, è proposto l’utilizzo di metodi  di analisi non lineari o lineari o anche una combinazione dei due.

  • Valutazione applicando metodi di analisi lineari

Due metodi di analisi lineare sono utilizzati; il metodo del fattore di comportamento q e il metodo degli indici di duttilità locali m in modo da prendere in considerazione il comportamento non lineare degli elementi strutturali. Gli elementi strutturali sono valutati in termini di forze, vale a dire che l’azione del carico applicato sull’elemento non deve superare la sua resistenza.

  • Valutazione applicando metodi di analisi non lineari 

Il metodo di analisi statica non lineare (Analisi Pushover) è solitamente applicato per la valutazione di una struttura in cui sia imposto un carico laterale, distribuito lungo l’altezza della struttura, e gradualmente aumentato fino al collasso.

La capacità della struttura è presentata con una curva di carico-spostamento.

In EC8 parte 3, la curva di capacità è visualizzata in termini di taglio alla base contro lo spostamento di un nodo caratteristico del piano superiore della struttura.

La capacità della struttura richiesta è stimata applicando il Metodo dei Coefficienti (Displacement Coefficient Method), dove un determinato livello di pericolosità sismica corrisponde allo spostamento obiettivo (cioè un valore caratteristico dello spostamento del tetto).

Lo spostamento obiettivo, data la curva di capacità è indicativo per lo stato deformativo della struttura in esame. Bisogna che gli elementi strutturali, allo spostamento obiettivo, soddisfino il livello di danneggiamento accettabile.

  • Valutazione applicando il metodo di analisi non lineare dinamica

In caso di applicazione di analisi dinamica non lineare, va selezionato un gruppo di accelerogrammi, in cui l’accelerazione di picco corrisponde a un livello di pericolosità specifico.

Quando l’analisi strutturale dinamica è completata, il livello di danneggiamento è stimato sulle estremità degli elementi strutturali, per ogni passo temporale.

Il livello di danneggiamento di un elemento strutturale per uno specifico stato deformativo della struttura è stimato secondo i valori degli indici di comportamento.

Secondo EC8 parte 3, l’indice di danneggiamento è l’angolo di rotazione rispetto alla corda alle estremità dell’elemento strutturale, data la plasticità concentrata.

I livelli di danneggiamento sono definiti come una combinazione di rendimento e il massimo angolo di rotazione rispetto alla corda θy e θu, rispettivamente.

Poiché l’angolo di rotazione della corda esprime la deformazione dell’elemento strutturale a flessione, la verifica della resistenza al taglio va effettuata anche in termini di forze.

RIPROGETTAZIONE

Se la struttura non soddisfa il criterio di conformità richiesto, significa che essa presenta più danni rispetto all’accettabile per un dato livello di rischio sismico.

Quindi, bisogna applicare metodi all’adeguamento (riabilitazione e rinforzo)  per aumentare la rigidità o la duttilità degli elementi strutturali vulnerabili.

Nella seconda parte dell’EC8 parte 3, sono presentati i metodi di adeguamento con l’obiettivo di aumentare la duttilità locale e la rigidità:

 

Riabilitazione erafforzamento delpilastri
  • Riabilitazione locale di uguale sezione trasversale con rotturatotale del calcestruzzo
  • Riabilitazione locale di uguale sezione trasversale con rotturaparziale del calcestruzzo
  • Aumento della rigidità e della duttilità con giacca chiusa diarmato cemento
  • Aumento della rigidità e della duttilità con giacca  di cemento armato a forma di U
  • Rinforzo con strato di cemento armato con estensioneunilaterale della colonna
  • Aggiunta di pareti di taglio in pilastrate
  • Confinamento con laminati in acciaio incollati
  • Confinamento con rinforzo in acciaio a spirale
  • Confinamento con rivestimento in acciaio rettangolare o ellittico
  • Confinamento con gabbia in acciaio
  • Confinamento con il rivestimento in acciaio con bulloni ofascette
  • Confinamento con tessuti da polimeri fibrorinforzati (FRP)
Rinforzo di pareti
  • Con giacca chiusa di cemento armato
Rinforzo di travi
  • Rinforzo a flessione con ulteriori strati di calcestruzzo
  • Rinforzo a flessione con laminati in acciaio incollati
  • Rinforzo a flessione con tessuti da polimeri fibrorinforzati (FRP); striscie di tessuto o laminato
  • Rinforzo a taglio con l’aggiunta di strati di cemento armato
  • Rinforzo a taglio con componenti esterni in acciaio o tessutida polimeri fibrorinforzati
  • Rinforzo a flessione e taglio con incamiciatura chiusa diarmato cemento
  • Rinforzo a flessione e taglio con incamiciatura di cementoarmato a forma di U
  • Garantire l’ancoraggio dei laminati incollati e delle strisce ditessuti da polimeri fibrorinforzati
Rinforzo di nodi
  • Con incamiciatura in cemento armato
  • Con aggiunta di collari in acciaio diagonali
  • Con iniezioni di resina epossidica
  • Con laminati in acciaio incollati
  • Con lamiere di acciaio ondulato
  • Con tessuti da polimeri fibrorinforzati
Rinforzo di telai
  • Con incamiciatura in cemento armato
  • Posizionamento delle capriate in acciaio a X o Λ
Conversione di telai inpareti a taglio
  • Rivestimento di spessore minore o uguale alla larghezza della trave
  • Rivestimento con spessore maggiore della larghezza della trave
  • Fondazione di nuove pareti di taglio in telaio esistente
Rinforzo di fondazioni
  • Aumento delle dimensioni della fondazione insieme al rafforzamento dell’elemento strutturale verticale conincamiciatura in cemento armato

 

Nell’ambito dell’adeguamento tecnico viene anche utilizzata una pluralità di materiali compositi o non, dell’ultima tecnologia.

Nel caso di travi e pilastri, i materiali di rinforzo utilizzati sono principalmente nuove qualità di calcestruzzo, lastre di acciaio laminate, fibra di carbonio e polimeri rinforzati con fibre di tessuti. I materiali più comuni di rinforzo sono:

Tipi speciali dicalcestruzzo
  • Calcestruzzo gettato
  • Calcestruzzo con FRP
  • Calcestruzzo spruzzato
  • FRP calcestruzzo spruzzato
Adesivi Polimerici
  •  Iniezioni di resina
Malte di Riabilitazione
  • Malte con polimeri
  • Malte con cemento
Strisce di acciaio incollati o laminati
Laminati /lastre incollate di polimeri rinforzati con fibre (FRP)
Connettori a taglio
  • Ancoraggi
  • Bulloni
  • Singoli connettori a taglio
  • Doppi connettori a taglio
Ancoraggio e saldaturadi barre nuove
  • Collegamenti rigidi
  • Collegamenti flessibili
  • Sospensori

I metodi e i materiali per la riabilitazione e il rafforzamento degli elementi strutturali sopra elencati, sono arricchiti con materiali e tecniche di adeguamento inclusi in SCADA Pro, effettuate dalla Società Sika.

 

Produzione di disegni dettagliati, particolari costruttivi e armature

Ambiente di disegno con infinite possibilità e strumenti per la produzione di disegni esecutivi.

SCADA Pro offre un ambiente moderno e autonomo per creare ed elaborare i disegni del progetto, con molti strumenti, comandi speciali e simboli per il disegno statico.

Inoltre, c'è la possibilità di elaborare i dettagli delle sezioni dei pilastri e le pilastrate del disegno direttamente nelle finestre degli editors, con aggiornamento automatico del disegno!

Produce ancora, i disegni delle travature con i rispettivi diagrammi dei momenti resistenti, e delle pilastrate, per livello o a tutta altezza.

Naturalmente, è anche possibile esportare il disegno in formato dwg, dxf.

Computi dei materiali

Stima accurata dei materiali

Scada Pro produce tabelle ben organizzate contenenti le quantità di tutti i materiali di un progetto.

Per il calcestruzzo, le quantità sono presentate per tipo di elemento strutturale (travi, pilastri ecc.), per livelli o per l’intera struttura.

Per l’armatura, le quantità sono presentate per ogni tipo di elemento strutturale, per ogni elemento o per diametro della barra.

Questo raggruppamento è disponibile per ogni piano o per l’intera struttura.

Allo stesso modo, per le strutture di acciaio, il computo dei materiali è disponibile per piano, per sezione o per tipo di elemento strutturale (colonne, travi, travi, arcarecci, rinforzi, ecc.).

Tutto il file può essere esportato in formato txt ed excel.

Relazione di calcolo

Ambiente moderno per la creazione e la configurazione della relazione di calcolo

In Scada Pro l’utente seleziona semplicemente i capitoli da includere nel report del progetto.

Semplici strumenti consentono all’utente di modificare l’intestazione del report, il piè di pagina, i capitoli di posizione e creare automaticamente il sommario.

I “Risultati Travi” comprendono anche i diagrammi d’inviluppo delle forze interne.

La relazione può essere visualizzata in anteprima così che l’utente possa salvare per ulteriori modifiche in uno dei seguenti formati: rtf, pdf, html, PowerPoint ed excel.

I risultati della valutazione - riprogettazione delle strutture in cemento armato, così come quelli della progettazione di strutture in muratura portanti, sono anche presentati in un formato ben organizzato, con i risultati tabulati e schizzi chiarificatori, per una migliore rappresentazione.