Il software DOLMEN per l'adeguamento sismico di capannoni industriali prefabbricati | Ingegneri.info

Il software DOLMEN per l’adeguamento sismico di capannoni industriali prefabbricati

Con il supporto del software di CDM DOLMEN, si è valutata la vulnerabilità sismica e 4 possibili tipologie d’intervento per migliorare la risposta sismica di edifici prefabbricati

CDM DOLMEN
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Il software DOLMEN di CDM DOLMEN è stato utilizzato in un lavoro di tesi presentato al Politecnico di Torino, in cui è stata analizzata la vulnerabilità sismica e una serie di tipologie d’intervento per migliorare la risposta sismica di edifici prefabbricati.

La tesi, presentata dall’Ingegner Francesco Micelli, è stata diretta dal Prof. Donato Sabia e dal Prof. Alessandro Pasquale Fantilli, Docenti presso il Politecnico di Torino. L’argomento di studio riguarda dapprima la valutazione della vulnerabilità sismica di edifici industriali con struttura prefabbricata in cemento armato, e successivamente la ricerca delle soluzioni che possono essere adottate contestualmente al fabbricato in esame.

L’argomento in questione è stato sviluppato in seguito alla sequenza sismica registrata in Emilia Romagna, Veneto e Lombardia a partire dal 20 maggio 2012, che ha messo in risalto le criticità strutturali ed esecutive delle strutture prefabbricate. Sono state quindi valutate una serie di tipologie di intervento atte a migliorare la risposta sismica di edifici prefabbricati. Il progettista è chiamato a valutare ognuna di esse in accordo con le esigenze economiche e produttive del committente.

Si è considerata una struttura che contenesse le metodologie costruttive e le criticità che caratterizzano la maggior parte degli edifici industriali prefabbricati. Lo stabilimento analizzato è situato in Zona Sismica 3 nella prima cintura torinese. Il fabbricato, di circa 11.000 mq, è composto da 9 lotti, edificati in due epoche differenti e separati da opportuni giunti sismici, 5 dei quali gettati in opera e 4 prefabbricati. Con l’ausilio del software DOLMEN di CDM DOLMEN di Torino, sono stati modellati i lotti oggetto di studio, ovvero i lotti prefabbricati.

Dopo aver effettuato la modellazione agli elementi finiti degli elementi strutturali, le travi sono state opportunamente svincolate dalle strutture verticali per considerare le carenze nei collegamenti, tipiche dei capannoni industriali non sismo resistenti. Per determinare le sollecitazioni derivanti dal sisma, è stata  effettuata l’analisi dinamica lineare e successivamente l’analisi statica lineare per tenere conto degli effetti torcenti, come descritto nelle N.T.C. 2008 e nella relativa Circolare 617/2009. Dopo aver condotto l’analisi sullo stato di fatto della struttura ed aver focalizzato le relative criticità, si è portato avanti lo studio su solo uno dei fabbricati. Sono state valutate 4 possibili tipologie di adeguamento sismico evidenziando pro e contro di ognuna di esse.

La prima proposta di adeguamento prevede la creazione di vincoli meccanici tra pilastri e travi in modo da evitare il ribaltamento delle travi, la perdita dell’appoggio per sfilamento della trave dalla sede su cui è poggiata e quindi eliminare lo svincolo della trave rispetto al pilastro. L’immagine di seguito, estrapolata dal software DOLMEN, riporta il diagramma delle sollecitazioni pre-intervento e post-intervento.

Conseguentemente alla variazione delle sollecitazioni nei pilastri indotte dalle nuove condizioni di vincolo, sono state effettuate nuovamente le verifiche di ogni elemento strutturale secondo quanto descritto nel cap.7 delle N.T.C.2008, sempre con l’ausilio del software di calcolo succitato, semplicemente aggiornando le sollecitazioni. La tipologia di intervento consiste nella facile e pratica creazione di giunzioni tra elementi trave-colonna (secondo quanto previsto dalle “Linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici” Reluis), ma bisogna considerare che, salvo particolari accorgimenti esecutivi e progettuali, non si ottiene una continuità dei materiali assimilabile ad un incastro interno.

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La seconda proposta di intervento consiste nell’incamiciatura dei pilastri: una volta individuati gli elementi strutturali che presentano maggiori criticità, è stata opportunamente imputata l’armatura esistente e quella aggiuntiva necessaria al soddisfacimento delle verifiche secondo quanto richiesto dalle Norme vigenti. In basso si riporta un’immagine estrapolata da DOLMEN di un pilastro rinforzato con il metodo dell’incamiciatura in c.a. Per il raggiungimento dell’adeguamento sismico saranno previste armature aggiuntive a quelle già esistenti sia longitudinali che trasversali, prestando particolare attenzione alle zone critiche, con l’obbiettivo di incrementare la duttilità degli elementi atti ad assorbire le sollecitazioni cicliche indotte dal sisma. Questa soluzione risulta essere complessa dal punto di vista architettonico ed esecutivo a causa della modifica della dimensione dei pilastri.

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La terza tipologia di intervento può essere effettuata mediante l’incamiciatura in FRP dei pilastri, per incrementare la resistenza flessionale, al taglio, al carico di punta e il confinamento degli stessi. Le verifiche sono state effettuate con le istruzioni indicate nelle CNR_DT200_RI_2012. La tipologia di intervento risulta essere molto efficace e di facile applicazione, ma presenta un’elevata criticità alla resistenza al fuoco, requisito non sottovalutabile per tali strutture, tale verifica richiederebbe quindi un rivestimento con materiali resistenti al fuoco.

Come quarto intervento di adeguamento del capannone prefabbricato, si suggerisce di inserire dei tiranti in acciaio, collegati in testa e alla base dei pilastri, atti ad assorbire gli spostamenti e quindi a controventare la struttura. Come facilmente intuibile, se tale intervento venisse applicato su strutture prefabbricate caratterizzate da campate e altezza importanti e pilastri con sezioni ad elevata rigidezza, la sezione dei tiranti risulterebbe particolarmente elevata per andare a contrastare le sollecitazioni sismiche. Pertanto l’intervento perderebbe la sua praticità e risulterebbe antieconomico. DOLMEN permette di imputare nel modello elementi “tirante” semplicemente attribuendo ad un’asta la caratteristica di “tirante”, già impostata tra le scelte di svincolo da attribuire ad un elemento.

Seppur di facile esecutività costruttiva, allo stato finale i cavi ostruirebbero il passaggio dei mezzi, oltre a ridurre la praticità e la fruibilità d’uso del luogo di lavoro. Inoltre questa tipologia di intervento permette la redistribuzione globale delle sollecitazioni, ma non aumenta la resistenza degli elementi strutturali. Dalle analisi condotte non si può, quindi, determinare in maniera univoca la tipologia di intervento ideale per adeguare sismicamente una struttura industriale prefabbricata. Come è stato già valutato, ogni intervento deve essere analizzato in maniera puntuale sulla struttura in quanto essa dipende strettamente dall’edificio analizzato, dai vincoli architettonici e funzionali e dalle esigenze della committenza.

CDM DOLMEN sarà presente a Saie 2015, che si terrà a Bologna dal 14 al 17 ottobre (Pad. 32 stand A50).

Per maggiori informazioni, consultare il sito.

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