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1 prof. ing. Andrea Benedetti Dip. DICAM, Univ. di Bologna Viale Risorgimento 2, 40136 BOLOGNA PISTOIA 19 ottobre 2012.

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1 1 prof. ing. Andrea Benedetti Dip. DICAM, Univ. di Bologna Viale Risorgimento 2, BOLOGNA PISTOIA 19 ottobre 2012 Riduzione della Vulnerabilità Sismica di Edifici Monumentali Con Materiali Fibrorinforzati

2 Objective Presentation of Italian guide lines concerning the strengthening of concrete, masonry and timber structures with FRP materials. Calibration of parameters through extensive laboratory testing and statistic analysis. Inclusion of different collapse mechanisms toward capacity estimation of the most common strengthening layouts.

3 Emilia earthquake Two different sources, not very deep, max acceleration 0.3, magnitudo 5.9

4 CNR DT 200/2012 content 4

5 Reinforced concrete

6 Masonry Structures ENHANCEMENTS The fracture energy formula has revised coefficients, The effective length of externally bonded reinforcements has been updated, A formula for shear design of panels with cross diagonal reinforcement was added.

7 Support detachment k G is the slip factor fixed as: 0,031 mm for clay bricks, 0,032 mm for tuff stones, 0,012 mm for calcarenite stones.

8 Spread factor

9 Length wise ULS stress

10 Detachment verification A) FRP from regularization layer: –As usual……… B) regularization layer from bricks or stones –New verification of homogenized material !!,

11 Diagonal strengthening

12 Cross Reinforcement a upper limit to the FRP contribution can be defined as:

13 Support detachment tests Experimental test of Garbin (solid) and Pfeiffer (hollow) bricks

14 Calibration of data Briccoli Bati tests with increasing anchored length

15 All data together k G [mm] (f c f t ) 0,5 [MPa]

16 Final back calculation The design value is obtained as 5% fractile of the distribution F fu,exp [kN] F fu,th [kN]

17 Calibration of cross reinforced walls Tests of Marcari et Al. - Naples

18 Comparison of back calculation In general URM strengths are in excess Limiting drift to 0.5% gives results on the safe side

19 Rationale 8 years of use of the italian guidelines showed the accuracy of the fracture mechanics approach The re-examination of a huge database of experimental debonding tests allowed a careful calibration; parameters however did not change consistently A new reinforcement mechanism was added; rules for cross reinforced panels performed well in relation to available experiments Strengthening of buildings damaged by earthquakes needs a systematic use of guide lines in order to avoid personal interpretation of designers 19

20 20 Tipologie di rinforzo flessionale con strisce e lamine FRP I N T E R V E N T I

21 21 Verifiche a Pressoflessione (SLU) PRESSOFLESSIONE momento ultimo resistente calcolato assumendo la muratura non reagente a trazione ed una opportuna distribuzione non lineare delle compressioni M u momento corrispondente al collasso per pressoflessione, Llarghezza complessiva della parete (inclusiva della zona tesa), t spessore della zona compressa della parete, 0 tensione normale media, riferita allarea totale della sezione Se P è di trazione, Mu=0, f d = f k / m resistenza a compressione di calcolo della muratura. In caso di analisi statica non lineare lo spostamento ultimo potrà essere assunto pari allo 0.8% dellaltezza del pannello. A N A L I S I

22 22 Verifiche a Taglio (SLU) TAGLIO La verifica a taglio di ciascun elemento strutturale si effettuerà considerando la parte di sezione compressa Llarghezza della parte compressa della parete tspessore della parete f vk definito al punto del D.M , calcolando la tensione normale media sulla parte compressa della sezione ( n = P/lt). In caso di analisi statica non lineare lo spostamento ultimo potrà essere assunto pari allo 0.4% dellaltezza del pannello A N A L I S I

23 23 Pressoflessione di pannelli rinforzati Equilibrio limite della compressione esterna, della resistenza a delaminazione del rinforzo, delle compressioni al piede e del taglio esterno I N T E R V E N T I

24 24 Verifica di pannelli - 1 –Sezione pressoinflessa –compressione nella muratura, pari a 0.85 f md –Deformazioni massime pari a f,max –Ancoraggi alla base A N A L I S I

25 25 Verifica di pannelli- 2 Qualora sia garantita la formazione del traliccio resistente, la resistenza di progetto a taglio della muratura rinforzata è calcolata come somma dei contributi della muratura e del rinforzo Il valore limite massimo è il taglio che provoca la rottura delle bielle compresse del traliccio: A N A L I S I

26 26 Verifica di pannelli - 3 Nel caso in cui il rinforzo a taglio sia disposto parallelamente ai corsi di malta, i contributi possono essere valutati come segue: A N A L I S I

27 27 Esempio di Pannello Rinforzato A N A L I S I

28 28 Verifica a Taglio Resistenza delle barre di repointing: Resistenza a taglio della muratura: Resistenza a taglio del rinforzo: Valore del taglio resistente di progetto: A N A L I S I

29 29 Rinforzo con barre FRP di colonne in pietra I N T E R V E N T I

30 30 Rinforzo di archi e volte in muratura –La sperimentazione mostra che si possono ottenere resistenze di gran lunga maggiori di quelle iniziali CaseReinforcementPeak LoadStiffnessDuctility A BDiscontinuous CContinuous 12.5 mm DContinuous 25.0 mm EContinuous 50.0 mm [N][N/mm][-] A C B D E I N T E R V E N T I

31 31 Interventi su strutture murarie curve I N T E R V E N T I Lelevata flessibilità e maneggevolezza dei materiali FRP li rende molto efficienti per il rinforzo di strutture curve

32 32 Chiesa di S. Martino in Casole (BO) La chiesa presentava numerose fessure nelle volte per effetto di paleo cedimenti Erano presenti errori costruttivi quali catene fuori asse o mancanti Le pareti principali avevano un grande rischio di ribaltamento Lattacco tra chiesa e campanile avveniva su di un muro completamente lesionato S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

33 33 Chiesa di S. martino (1) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

34 34 Chiesa di S. martino (2) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

35 35 Chiesa di S. Martino (3) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

36 36 Chiesa di S. Martino (4) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

37 37 Chiesa di S. martino (5) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

38 38 Chiesa di S. Martino (6) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

39 39 Chiesa di S. Martino (7) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

40 40 Chiesa di S. Martino (8) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

41 41 Chiesa di S. Martino (9) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

42 42 Chiesa di S. Martino (10) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

43 43 Chiesa di S. Martino (11) S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

44 44 Chiesa di S. Martino (12) VERIFICA PRESSOFLESSIONE NEL PIANO 01D 02B 11D B02 C04 D01 D06 E06 06D N°elementi S. M A R T I N O I N C A S O L E (B O)

45 45 Teatro Ebe Stignani a Imola - 1 T E A T R O S T I G N A N I

46 46 Teatro Ebe Stignani a Imola - 2 T E A T R O S T I G N A N I

47 47 Teatro Ebe Stignani - Viste

48 48 Teatro Ebe Stignani a Imola - 3 T E A T R O S T I G N A N I

49 49 Teatro Ebe Stignani a Imola - 4 T E A T R O S T I G N A N I

50 50 Teatro Ebe Stignani a Imola - 5 T E A T R O S T I G N A N I

51 51 Teatro Ebe Stignani a Imola - 6 T E A T R O S T I G N A N I

52 52 Teatro Ebe Stignani a Imola - 7 T E A T R O S T I G N A N I

53 53 Teatro Ebe Stignani a Imola - 8 T E A T R O S T I G N A N I

54 54 Teatro Ebe Stignani a Imola - 9 T E A T R O S T I G N A N I

55 55 Teatro Ebe Stignani a Imola - 10 T E A T R O S T I G N A N I

56 56 Teatro Ebe Stignani a Imola - 11 T E A T R O S T I G N A N I

57 57 Teatro Ebe Stignani a Imola - 12 T E A T R O S T I G N A N I


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