Università degli Studi di Padova
Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale
Laurea Magistrale in Ingegneria Edile – Architettura
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA
ANALISI DI SENSITIVITÀ PER L'INTERVENTO INTEGRATO E APPLICAZIONE AL COMPLESSO "CATTEDRA" DI CANOVE DI ROANA (VI)
Autore
Relatore
Correlatore
Ing. Tommaso Pizziol
Prof.ssa Ing. Maria Rosa Valluzzi
Ing. Matteo Salvalaggio
Premiazione tesi di laurea 2023 – Premio Giulia Cecchettin
Centro Cardinal Urbani, Zelarino (VE)
20.04.2024
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA
INTRODUZIONE
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
PROBLEMATICHE DELLE STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA
Elevata vulnerabilità sismica
ANALISI SUL
CASO STUDIO
ING. TOMMASO PIZZIOL
CONCLUSIONI
Scarsità di tecniche di rinforzo compatibili con le necessità conservative
Intonaco armato Controventi metallici esterni
Terremoto del Centro Italia (2016-2017)
Terremoto dell’Emilia (2012)
Terremoto dell’Aquila (2009)
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA
INTRODUZIONE
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
INTERVENTI DI RINFORZO TRAMITE PANNELLI IN CLT
Sistemi strutturali in CLT (Cross Laminated Timber)
ANALISI SUL CASO STUDIO
Angle bracket
Hold down
ING. TOMMASO PIZZIOL
CONCLUSIONI
Intervento integrato
• Conservazione
- reversibilità
- unilateralità
• Efficientamento energetico
(Valluzzi et al., 2021)
(Busselli et al., 2021)
(Giongo et al., 2017)
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO
INTRODUZIONE
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
OBIETTIVI
Estensione delle valutazioni relative alla tecnica di rinforzo su scala locale:
• Calibrazione della modellazione FEM su appositi risultati sperimentali
• Valutazione dell’influenza dei diversi parametri caratterizzanti il sistema
ANALISI SUL
CASO STUDIO
CONCLUSIONI
Valutazione della tecnica di rinforzo su scala globale:
• Comparazione di diverse soluzioni di rinforzo simico a base di pannelli CLT applicate ad un caso studio reale
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE
INTRODUZIONE
METODOLOGIA
OBIETTIVI E METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
CALIBRAZIONE DELLA
TECNICA DI RINFORZO SUI
RISULTATI SPERIMENTALI (Giongo et al., 2021)
ANALISI SUL
CASO STUDIO
CONCLUSIONI
(Giongo et al., 2021)
ANALISI DI SENSITIVITÀ
COMPARAZIONE DI DIVERSE
SOLUZIONI DI RINFORZO
APPLICATE AL CASO STUDIO
DELLA ‘CATTEDRA’
VALUTAZIONE DELLA
TECNICA DI RINFORZO
INTRODUZIONE
ANALISI DI SENSITIVITÀ
Modelli di base
OBIETTIVI E METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
ANALISI SUL CASO STUDIO
• Determinazione di un maschio murario tipologico
• Assunzione di due schemi statici limite che conducono ai due meccanismi di collasso principali (a taglio per fessurazione diagonale e a pressoflessione)
Analisi statiche non lineari (pushover)
CONCLUSIONI
Modello a mensola vincolata verticalmente in testa: rottura preferenziale a taglio per fessurazione diagonale
Modello a mensola: rottura preferenziale a pressoflessione
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA
INTRODUZIONE
ANALISI DI SENSITIVITÀ
Parametri del supporto murario
• Tipologia muraria
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
ANALISI SUL
CASO STUDIO
CONCLUSIONI
M1: pietrame disordinato
M2: mattoni pieni e malta di calce
M3: mattoni semipieni con malta cementizia
• Spessore del pannello murario
T1: t=30 cm
T2: t=40 cm
T3: t=50 cm
• Larghezza del pannello murario
L1: l=150 cm
L2: l=200 cm
L3: l=250 cm
Caratteristiche del sistema di rinforzo s
• Interasse connessioni pannello-pannello
K1: i=50 cm
K2: i=40 cm
K3: i=30 cm
• Spessore del pannello in CLT
T1: t=6 cm
T2: t=10 cm
T3: t=15 cm
• Tipologia di hold down
HD0: nessun hold down
HD1: WHT340
HD2: WHT440
HD3: WHT540
ING. TOMMASO PIZZIOL
• Livello di carico verticale
Q1: s0=0,1 MPa
Q2: s0=0,3 MPa
Q3: s0=0,5 MPa
• Numero di angle bracket
AB0: nessun angle bracket
AB1: n. 1 TTN240
AB2: n. 2 TTN240
AB3: n. 3 TTN240
Hold down e angle bracket di Rothoblaas srl
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO
INTRODUZIONE
ANALISI DI SENSITIVITÀ
La tecnica di rinforzo è maggiormente efficace nelle situazioni di minore resistenza del supporto murario originario
Parametro analizzato: tipologia muraria
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
ANALISI SUL
CASO STUDIO
CONCLUSIONI
Parametro analizzato: larghezza del supporto murario
Risultano particolarmente influenti i vari dispositivi metallici (connessioni pannello-pannello, hold down e angle bracket)
Parametro analizzato: interasse connessioni pannello-pannello
Parametro analizzato: tipologia di hold down
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA
INTRODUZIONE
LA ‘CATTEDRA’ DI CANOVE DI ROANA
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
ANALISI SUL
CASO STUDIO
CONCLUSIONI
Muratura in laterizi forati e malta cementizia
Muratura in pietrame (Biancone di Asiago) e malta di calce
Solai e copertura in laterocemento
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA ING.
PROGETTO DI RECUPERO
INTRODUZIONE
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
ANALISI SUL
CASO STUDIO
CONCLUSIONI
Progetto di recupero funzionale, efficientamento energetico e rinforzo sismico sviluppato nell’ambito del progetto CORE-WOOD
Progetto strutturale che prevede lo ‘svuotamento’ dell’involucro e l’inserimento di un nucleo in CLT
• Demolizione della copertura e dei solai in laterocemento (ad eccezione del primo solaio)
• Demolizione del muro di spina (eccetto che al piano terra)
• Inserimento di un nucleo in CLT di due livelli
• Ulteriori interventi tesi a garantire il comportamento scatolare della struttura (tiranti, cuciture, iniezioni di consolidamento)
(SPC srl – Società di Progettazioni Costruttive - Padova)
(SPC srl – Società di Progettazioni Costruttive - Padova)
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA
INTRODUZIONE
ANALISI DI DIVERSE SOLUZIONI DI RINFORZO
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
ANALISI SUL CASO STUDIO
CONCLUSIONI
Stato pre-intervento
Nucleo in CLT limitato ai piani superiori
Curve carico-spostamento
Analisi pushover in direzione X (asse longitudinale)
Nucleo in CLT esteso a tutta la struttura
Muratura in pietrame
Muratura in mattoni semipieni
Muratura in pietrame consolidata
Solai in laterocemento
Pannelli in CLT
Connessioni muratura-CLT
Analisi pushover in direzione Y (asse trasversale)
SUL
PANNELLO MURARIO
Stato pre-intervento
Curve accelerazione-spostamento
Nucleo in CLT limitato ai piani superiori
Nucleo in CLT esteso a tutta la struttura
Analisi pushover in direzione X (asse longitudinale)
Analisi pushover in direzione Y (asse trasversale)
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO IN CLT PER STRUTTURE ESISTENTI IN MURATURA ING.
ANALISI DI DIVERSE SOLUZIONI DI RINFORZO
INTRODUZIONE
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
ANALISI SUL CASO STUDIO
CONCLUSIONI
Stato pre-intervento
Nucleo in CLT limitato ai piani superiori
Analisi in direzione X
(deformata x50)
Analisi in direzione Y
(deformata x50)
Nucleo in CLT esteso a tutta la struttura
MODELLAZIONE FEM MULTI-SCALA DI SISTEMI DI RINFORZO
INTRODUZIONE
OBIETTIVI E
METODOLOGIA
ANALISI SUL
PANNELLO MURARIO
CONCLUSIONI
L’influenza del rinforzo in fase elastica è trascurabile
In fase fessurata il rinforzo permette notevoli incrementi in termini di capacità resistente
Il sistema di funzionamento del rinforzo prevede un danneggiamento più diffuso nella muratura (riducendo la gravosità dei meccanismi di rottura principali)
L’applicazione del rinforzo alla scala dell’intero edificio permette una significativa riduzione di massa sismica
ANALISI SUL
CASO STUDIO
CONCLUSIONI