Strutturale - ADEGUAMENTO SISMICO
- Moduli: Isolatori, Dissipatori, P.Over, Incamiciature, FRP, Micropali, Cerchiature, Intonaco armato, Tirantature, Sistema CAM
Strutture in Muratura
Nel caso in cui, ad analisi conclusa, si evidenziassero carenze nei collegamenti è possibile implementare nel modello le seguenti tipologie d’intervento e procedere ad una nuova valutazione della capacità di resistenza dell’edificio. Infatti, com'è noto, per gli edifici esistenti in muratura, è possibile ricorrere a diversi metodi di analisi, in funzione del modello con il quale vengono descritte la struttura ed il suo comportamento sismico.
In particolare, si possono manifestare meccanismi locali e meccanismi d’insieme.
La sicurezza della costruzione deve essere valutata nei confronti di entrambi i tipi di meccanismo.
Per quello che riguarda l’analisi globale, la libreria Strutturale STS, permette l’utilizzo anche di analisi e modelli non lineari di comprovata validità.
L’analisi della risposta globale di un edificio ha però significato solo quando sono impediti i meccanismi di collasso locali fuori dal piano (presenza di catene, cordoli…).
Per l’analisi sismica dei meccanismi locali si può far ricorso ai metodi dell’analisi limite dell’equilibrio delle strutture murarie, tenendo conto della resistenza a compressione della tessitura muraria, della qualità della connessione tra le pareti murarie e della presenza di catene e tiranti.
Compreso in CDMa Win versione lineare
Tale intervento di consolidamento e miglioramento sismico prevede l’inserimento, all'interno delle aperture, di telai costituiti da profili in acciaio o elementi in c.a. L'interfaccia utente è stata sviluppata per consentire un'agevole inserimento di tali elementi in modo da realizzare facilmente la riquadratura delle aperture. I telai lavorano in parallelo con i maschi murari e forniscono un incremento di resistenza e di duttilità alle pareti. La procedura può altresì essere usata per praticare nuove aperture su muri esistenti, verificando l'quivalenza tra muratura piena e foratura cerchiata e eliminando quindi la necessità di effettuare il calcolo dell'intero edificio.
NOVITA' CDC WIN 2021: Nuove Tools “Cerchiature Muratura” (Funzionalità Bonus Pack 2021)
Il nuovo CDC Win – Cerchiature rel. 2021 è una potente applicazione che consente di effettuare la verifica locale di pareti in muratura forate con l'inserimento eventuale di cerchiature in acciaio e c.a per garantire il ripristino delle caratteristiche di rigidezza e resistenza originari a seguito delle variazioni che riguardano la distribuzione delle aperture nelle pareti portanti in muratura di strutture esistenti. Generalmente la creazione di una nuova apertura su una parete si realizza posizionando all’interno del foro un telaio di cerchiatura interna, in cemento armato o acciaio, con lo scopo di compensare, con la rigidezza e resistenza del telaio di cerchiatura, la perdita di resistenza e rigidezza della parete forata.
Modulo per CDS e CDMa
Il dissipatore sismico è un dispositivo che consente spesso di adeguare, in modo relativamente semplice ed economico, strutture esistenti altrimenti non recuperabili. I dissipatori isteretici assiali sono dispositivi antisismici non-lineari il cui comportamento dipende essenzialmente dallo spostamento. Questi sono particolarmente adatti ad essere utilizzati come controventi dissipativi, per la protezione sismica mediante dissipazione di energia. L’inserimento di tali dispositivi comporta un incremento della capacità dissipativa della struttura, e quindi migliora sensibilmente la sua risposta al sisma. L’inserimento di controventi dissipativi appartiene alla categoria di tecniche che riducono la domanda sismica.
I controventi, in particolare agiscono attraverso l’effetto combinato dell’incremento della dissipazione e della rigidezza e, in generale, permettono di ridurre lo spostamento di interpiano.
CDS Win - MODULO – IMPORT/EXPORT CAD ARCHITETTONICI
Nella release 2019 di CDS Win, la S.T.S. ha sviluppato una procedura che consente l’import/export, all’interno dell’interfaccia grafica del programma, di un modello strutturale implementato con alcuni tra i CAD architettonici commercialmente più diffusi.
I software dedicati a questo utilizzo e compatibili con il software CDS Win sono:
- Revit® e ArchLine®,per i quali è stata sviluppata una specifica procedura;
- Archicad®, Allplan®, Edificius®, etc…,per i quali l'importazione degli elementi strutturali avviene mediante la lettura e l'elaborazione dei dati esportati da questi CAD nel formato IFC.
Tramite un’apposita funzione, è possibile importare oppure esportare l’intero schema strutturale dell’edificio da studiare; ovviamente lo schema così generato potrà essere liberamente modificato ed implementato dall’operatore in base alle esigenze del caso.
In particolare, nella nuova release l’Import da Revit® è stato ulteriormente potenziato. È adesso possibile ottenere l’importazione anche di strutture in acciaio o miste acciaio e calcestruzzo, ottenendo automaticamente la decodifica dei profilati.
L’esportazione del modello strutturale avviene sempre tramite formato IFC, che può essere correttamente letto da Revit® e Archicad® con riferimento a tutti gli elementi strutturali e non presenti nel modello elaborato in CDS.
Il risultato del processo di import/export in IFC è quindi fedele alle informazione geometriche esportate in questo formato. La qualità del modello importato o esportato è quindi funzione della qualità dell'informazione reperibile nel file IFC.
Per rendersi conto della rispondenza al progetto originale, può essere utile effettuare una “preview” del progetto esportato, in uno dei tanti visualizzatori IFC gratuiti reperibili in rete.
Infine, è stata implementata una nuova procedura in ACR Win che consente l’import del computo metrico completo dai seguenti CAD architettonici: Revit® e Archicad®.
Il modulo BIM di ACR Win permette di sfruttare appieno tutte le potenzialità degli ambienti BIM automatizzando totalmente la redazione dei computi. Pertanto, diversamente da quanto avviene con i programmi basati sul semplice file IFC, ACR Win è in grado di associare, in modo totalmente automatico, alle quantità di ciascun oggetto i relativi prezzi senza alcun intervento utente. La differenza tra le due impostazioni è abissale: tramite BIM bastano pochissime operazioni, mentre tramite IFC bisognerebbe selezionare ogni elemento da computare e dichiarare quale grandezza considerare, quale prezzo associare, etc..
Al fine di rendere possibile un’importazione ottimale dal formato IFC è necessario attenersi alle seguenti linee guida:
- Gli elementi strutturali verticali (come ad es. i pilastri ed i setti), devono essere disegnati in modo da avere una corretta interpretazione strutturale (ad es. devono essere impostati da estradosso ad estradosso di ciascuna quota, senza alcuna soluzione di continuità lungo lo sviluppo verticale).
- Non è possibile importare elementi curvilinei.
- Gli elementi piccoli e tozzi, non essendo rilevanti dal punto di vista strutturale, vengono scartati.
Compreso in CDMaWin versione lineare
La tecnica di consolidamento mediante intonaci armati consiste nel realizzare, in aderenza alla superficie del paramento murario, sia sulla parete esterna che su quella interna, una parete di materiale a base cementizia, armata con rete metallica e resa solidale alla stessa con barre ancorate nella muratura per almeno 2/3 dello spessore murario.
Compreso in CDMaWin versione lineare
Sistema tridimensionale di cuciture per il rafforzamento delle strutture murarie esistenti che consente la prevenzione della disgregazione della tessitura muraria. Può essere applicato in caso di necessità di rinforzi diffusi. I nastri sono posizionati a formare maglie chiuse disposte in continuità secondo disposizioni che possono essere verticali e/o orizzontali e/o diagonali, tra loro anche sovrapposte, con forature secondo un reticolo regolare.
Compreso in CDMa Versione Lineare:
Rinforzo con intonaco armato per mezzo di rete costituita da fibra FRP in alternativa alle reti con tondini in acciaio.
Modulo per CDS:
Nel caso in cui l’analisi sismica dell’edificio evidenzi carenze in alcuni componenti strutturali esistenti, l’utente, sfruttando le potenzialità di questa procedura, può optare per uno specifico intervento selettivo ottenendo un miglioramento sia della resistenza sismica che della capacità deformativa.
La tecnica consiste nell’incollare ai componenti struturali, travi e/o pilastri, mediante resine epossidiche, delle fasce ad alta resistenza, composte da tessuti di fibre di materiale composito immerso in una matrice polimerica. I materiali compositi FRP (Fiber Rinfoced Polymer) consentono interventi di consolidamento e di rinforzo di notevole efficacia e minimamente invasivi.
Anche per questa tipologia di rinforzo è stata implementata una procedura all’interno del CDSwin che consente all’utente di modellare componenti strutturali nodi in c.a., travi e/o pilastri caratterizzati da questo tipo di intervento e, a calcolo concluso, di valutare l’efficacia dell’intervento progettato in termini di:
- aumento della resistenza a taglio
- aumento della capacità deformativa (solo con analisi non lineari)
Compreso in CDMaWin versione lineare
Le strutture in muratura risultano altamente vulnerabili nei confronti di un’azione sismica in quanto presentano spesso un comportamento non scatolare con conseguente possibile innesco di meccanismi locali di collasso delle murature perimetrali.
Le tirantature sono elementi tradizionalmente impiegati con funzioni strutturali di collegamento, contenimento e ritegno e sono quindi sottoposte a sforzo di trazione. Nell’ambito del consolidamento strutturale, esse sono utilizzate principalmente per:
− contrastare l’azione di ribaltamento di pareti fuori dal loro piano;
− assorbire spinte anomale o dovute a coperture a volta;
− conferire all’edificio un comportamento scatolare funzionando da collegamento tra le varie pareti.
Incluso nel Bonus Pack rel. 2022 o successive
Garantire le condizioni di sicurezza e l’efficientamento antisismico del patrimonio architettonico esistente rappresenta, oggigiorno, l’obiettivo principale in tema di riqualificazione strutturale. A tale proposito, nella nuovissima edizione del software CDS Win 2022, attualmente in distribuzione, è stata introdotta una innovativa procedura che, facendo riferimento alla tecnologia efficace e minimamente invasiva del cosiddetto “cappotto”, in un’unica soluzione, risolve brillantemente le problematiche prima descritte.
STRUTTURE IN C.A.
Mentre le nuove strutture, grazie alle procedure di progetto ed alle tecniche costruttive implementate nella nuova norma, posseggono un margine di sicurezza elevato nei confronti dell’azione sismica, gli edifici esistenti sottostandard risultano spesso esposti al rischio sismico.
In questi casi la vulnerabilità risulta correlata sia ad anomalie del sistema strutturale che alla presenza di elementi non duttili ed il recupero sismico può comportare soluzioni marcatamente differenti. Le procedure di adeguamento sismico offerte dal CDS Win comprendono:
Modulo per CDS e CDMa
Il dissipatore sismico è un dispositivo che consente spesso di adeguare, in modo relativamente semplice ed economico, strutture esistenti altrimenti non recuperabili. I dissipatori isteretici assiali sono dispositivi antisismici non-lineari il cui comportamento dipende essenzialmente dallo spostamento. Questi sono particolarmente adatti ad essere utilizzati come controventi dissipativi, per la protezione sismica mediante dissipazione di energia. L’inserimento di tali dispositivi comporta un incremento della capacità dissipativa della struttura, e quindi migliora sensibilmente la sua risposta al sisma. L’inserimento di controventi dissipativi appartiene alla categoria di tecniche che riducono la domanda sismica.
I controventi, in particolare agiscono attraverso l’effetto combinato dell’incremento della dissipazione e della rigidezza e, in generale, permettono di ridurre lo spostamento di interpiano.
CDS Win - MODULO – IMPORT/EXPORT CAD ARCHITETTONICI
Nella release 2019 di CDS Win, la S.T.S. ha sviluppato una procedura che consente l’import/export, all’interno dell’interfaccia grafica del programma, di un modello strutturale implementato con alcuni tra i CAD architettonici commercialmente più diffusi.
I software dedicati a questo utilizzo e compatibili con il software CDS Win sono:
- Revit® e ArchLine®,per i quali è stata sviluppata una specifica procedura;
- Archicad®, Allplan®, Edificius®, etc…,per i quali l'importazione degli elementi strutturali avviene mediante la lettura e l'elaborazione dei dati esportati da questi CAD nel formato IFC.
Tramite un’apposita funzione, è possibile importare oppure esportare l’intero schema strutturale dell’edificio da studiare; ovviamente lo schema così generato potrà essere liberamente modificato ed implementato dall’operatore in base alle esigenze del caso.
In particolare, nella nuova release l’Import da Revit® è stato ulteriormente potenziato. È adesso possibile ottenere l’importazione anche di strutture in acciaio o miste acciaio e calcestruzzo, ottenendo automaticamente la decodifica dei profilati.
L’esportazione del modello strutturale avviene sempre tramite formato IFC, che può essere correttamente letto da Revit® e Archicad® con riferimento a tutti gli elementi strutturali e non presenti nel modello elaborato in CDS.
Il risultato del processo di import/export in IFC è quindi fedele alle informazione geometriche esportate in questo formato. La qualità del modello importato o esportato è quindi funzione della qualità dell'informazione reperibile nel file IFC.
Per rendersi conto della rispondenza al progetto originale, può essere utile effettuare una “preview” del progetto esportato, in uno dei tanti visualizzatori IFC gratuiti reperibili in rete.
Infine, è stata implementata una nuova procedura in ACR Win che consente l’import del computo metrico completo dai seguenti CAD architettonici: Revit® e Archicad®.
Il modulo BIM di ACR Win permette di sfruttare appieno tutte le potenzialità degli ambienti BIM automatizzando totalmente la redazione dei computi. Pertanto, diversamente da quanto avviene con i programmi basati sul semplice file IFC, ACR Win è in grado di associare, in modo totalmente automatico, alle quantità di ciascun oggetto i relativi prezzi senza alcun intervento utente. La differenza tra le due impostazioni è abissale: tramite BIM bastano pochissime operazioni, mentre tramite IFC bisognerebbe selezionare ogni elemento da computare e dichiarare quale grandezza considerare, quale prezzo associare, etc..
Al fine di rendere possibile un’importazione ottimale dal formato IFC è necessario attenersi alle seguenti linee guida:
- Gli elementi strutturali verticali (come ad es. i pilastri ed i setti), devono essere disegnati in modo da avere una corretta interpretazione strutturale (ad es. devono essere impostati da estradosso ad estradosso di ciascuna quota, senza alcuna soluzione di continuità lungo lo sviluppo verticale).
- Non è possibile importare elementi curvilinei.
- Gli elementi piccoli e tozzi, non essendo rilevanti dal punto di vista strutturale, vengono scartati.
Modulo per CDS
Nel caso in cui l’analisi sismica dell’edificio evidenzi carenze in alcuni componenti strutturali esistenti, l’utente, sfruttando le potenzialità di questa procedura, può optare per uno specifico intervento selettivo ottenendo un miglioramento sia della resistenza sismica che della capacità deformativa.
Detto rinforzo può essere applicato per ottenere:
- aumento della capacità portante verticale
- aumento della resistenza a flessione e/o taglio
- aumento della capacità deformativa (solo con analisi non lineari)
In CDSwin, l’interfaccia utente è stata sviluppata per effettuare un input veloce ed intuitivo ed ottenere, a seconda della carenza di resistenza sismica o deformativa individuata, il massimo beneficio possibile. La procedura implementata in CDSwin consente una rapida modellazione di:
Incamiciatura in c.a
Questa procedura, maggiormente applicata ai pilastri (nelle travi l’utilizzo è meno frequente), permette all’utente di schematizzare il ringrosso circostante al nucleo in c.a esistente. L’elemento, in questo modo
, viene considerato completamente monolitico, con completa interazione tra calcestruzzo vecchio e nuovo.
Incamiciatura in acciaio
Un’alternativa altrettanto valida è quella di confinare il nodo con piastre in acciaio piane, collegate meccanicamente agli elementi strutturali da rinforzare, travi e pilastri, ricorrendo all’utilizzo di tiranti anch’essi in acciaio.
Tenendo conto che la valutazione dell’eventuale contributo alla resistenza flessionale in campata dipende dalle modalità realizzative, ovvero da come si garantisce la collaborazione tra la sezione esistente e gli angolari (connettori, resine, etc.), è stato previsto un coefficiente di collaborazione che varia tra 0 e 100%. Nel modello è possibile, inoltre, inserire eventuali tirantini in acciaio in modo da rendere più efficace l’effetto di confinamento.
Incamiciature FRC ( Novità Bonus Pack 2023)
Nella nuova edizione CDSWin 2023 è stata implementata la possibilità di utilizzare una nuova tecnica di rinforzo strutturale basata sull’utilizzo di un calcestruzzo fibro-rinforzato ad elevate prestazioni chiamato FRC che, generalmente, può essere impiegato per interventi di rinforzo strutturale per edifici in cemento armato. L’impiego di questa tecnologia nell’ambito del rinforzo strutturale è estremamente consigliato ad esempio per la realizzazione di incamiciature di pilastri e, in aggiunta, avendo questa tipologia di materiale un’ottima resistenza a trazione è possibile realizzare delle camicie senza l’impiego di barre di armatura all’interno. L’utente, sfruttando le potenzialità di questa procedura, può optare per uno specifico intervento selettivo ottenendo un miglioramento sia della resistenza sismica che della capacità deformativa.
Detto rinforzo può essere applicato per ottenere:
- aumento della capacità portante verticale;
- aumento della resistenza a flessione e/o taglio;
- aumento della capacità deformativa (solo con analisi non lineari).
Modulo per CDS e CDMa
L’isolamento alla base prevede l’interposizione, tra la fondazione e la sovrastruttura, di appositi dispositivi caratterizzati da un’elevata rigidezza verticale ed un’elevata deformabilità orizzontale; la creazione di questa disconnessione lungo l’altezza determina per la sovrastruttura un incremento di deformabilità.
L'isolatore, a sua volta, comporta un aumento del periodo proprio di vibrazione (da 0,2-0,8 secondi per edifici a “base fissa” fino a 2-3 secondi) e così, spostandosi nella zona dello spettro a bassa accelerazione, è possibile ottenere una notevole riduzione dell’accelerazione percepita dalla struttura.
La procedura implementata nel CDSwin prevede, anche sfruttando archivi esterni precaricabili, l’inserimento di dispositivi di isolamento sia di tipo elastomerico che Friction Pendulum (FPS). L’interfaccia utente consente una rapida modellazione dell’elemento, le cui caratteristiche meccaniche possono essere manipolate in qualsiasi momento. Per il sistema complessivo realizzato, che comprende la sottostruttura, il sistema d’isolamento e la sovrastruttura, il software consente di effettuare sia analisi dinamica modale che analisi dinamica non lineare.
Compreso in CDSWin
I micropali rappresentano, senza dubbio, la più valida alternativa per la realizzazione sia di opere di fondazione tradizionali, più difficili da effettuare in particolari condizioni strutturali o geologiche, sia di opere di sottofondazione per consolidamento in ambiente urbano, dove gli spazi disponibili per gli scavi non sono sufficienti per ospitare grandi macchinari.
Il software strutturale e CDPWin, lavorando in sinergia con CDSWin, prevede la presenza di fondazioni su micropali, distribuiti in modo uniforme su plinti, travi di fondazione e platee. Questa tipologia di fondazione, molto utile in alcune condizioni, specialmente su strutture già esistenti, si distingue da quella su pali in cemento armato per una diversa concezione esecutiva e un differente comportamento da un punto di vista geotecnico.
Compreso in CDMa Versione Lineare:
Rinforzo con intonaco armato per mezzo di rete costituita da fibra FRP in alternativa alle reti con tondini in acciaio.
Modulo per CDS:
Nel caso in cui l’analisi sismica dell’edificio evidenzi carenze in alcuni componenti strutturali esistenti, l’utente, sfruttando le potenzialità di questa procedura, può optare per uno specifico intervento selettivo ottenendo un miglioramento sia della resistenza sismica che della capacità deformativa.
La tecnica consiste nell’incollare ai componenti struturali, travi e/o pilastri, mediante resine epossidiche, delle fasce ad alta resistenza, composte da tessuti di fibre di materiale composito immerso in una matrice polimerica. I materiali compositi FRP (Fiber Rinfoced Polymer) consentono interventi di consolidamento e di rinforzo di notevole efficacia e minimamente invasivi.
Anche per questa tipologia di rinforzo è stata implementata una procedura all’interno del CDSwin che consente all’utente di modellare componenti strutturali nodi in c.a., travi e/o pilastri caratterizzati da questo tipo di intervento e, a calcolo concluso, di valutare l’efficacia dell’intervento progettato in termini di:
- aumento della resistenza a taglio
- aumento della capacità deformativa (solo con analisi non lineari)
Incluso nel Bonus Pack rel. 2022 o successive
Garantire le condizioni di sicurezza e l’efficientamento antisismico del patrimonio architettonico esistente rappresenta, oggigiorno, l’obiettivo principale in tema di riqualificazione strutturale. A tale proposito, nella nuovissima edizione del software CDS Win 2022, attualmente in distribuzione, è stata introdotta una innovativa procedura che, facendo riferimento alla tecnologia efficace e minimamente invasiva del cosiddetto “cappotto”, in un’unica soluzione, risolve brillantemente le problematiche prima descritte.