Quanto conosci una struttura esistente in cemento armato? I Livelli di Conoscenza della CM2009

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Quando ci troviamo a valutare la vulnerabilità sismica di un fabbricato esistente entrano in gioco i livelli di conoscenza. L’obiettivo dell’analisi di vulnerabilità è quello di stabilire se la struttura esistente è in grado o meno di resistere alle sollecitazioni dell’azione sismica e delle combinazioni di carico statiche ai sensi delle NTC2008.

In questo post ti parlerò delle prescrizioni della Normativa in merito ai livelli di conoscenza per le strutture esistenti in cemento armato.

Le NTC2008 dedicano l’intero capitolo 8 esclusivamente alle Costruzioni Esistenti. Altre indicazioni sugli edifici esistenti sono contenute nella Circolare Ministeriale n. 617 del 2009 al capitolo C.8. Ma le informazioni relative ai livelli di conoscenza si trovano nell’appendice A del capitolo C.8 della Circolare Ministeriale del 2009, praticamente alle fine del testo (è prassi consolidata delle Norme Tecniche quella di sparpagliare le informazioni in due testi di più di 400 pagine ciascuno 🙂 )

L’appendice C8A della C.M.2009 prevede tre livelli di conoscenza per le strutture esistenti:

  • LC1: Conoscenza Limitata
  • LC2: Conoscenza Adeguata
  • LC3: Conoscenza Accurata

L’effetto principale del livello di conoscenza sulla verifica di un fabbricato esistente si manifesta sulla resistenza dei materiali attraverso l’uso del Fattore di Confidenza FC. Il fattore di confidenza FC per una struttura in cemento armato può assumere uno dei tre valori seguenti: 1,35 – 1,20 – 1,00. L’FC riduce la resistenza dei materiali secondo la seguente formula:

Rd = R / FC

Resistenza di progetto ridotta dal fattore di confidenza FC

Più è alto il livello di conoscenza minore sarà la riduzione di resistenza. Ti riporto di seguito la corrispondenza fra il livello di conoscenza raggiunto e il fattore di confidenza previsto:

  • LC1: Conoscenza Limitata – FC = 1.35 (riduzione della resistenza del 26%)
  • LC2: Conoscenza Adeguata – FC = 1.20 (riduzione della resistenza del 17%)
  • LC3: Conoscenza Accurata – FC = 1.00 (nessuna riduzione di resistenza)

Ne consegue che per aumentare la probabilità di soddisfare tutte le verifiche strutturali di un fabbricato esistente, conviene adottare un livello di conoscenza alto, per esempio un LC3.

Come individuiamo il Livello di Conoscenza?

Il livello di Conoscenza dipende dalle informazioni sulla struttura in nostro possesso e da quelle che andremo a reperire grazie alla pianificazione di una campagna di indagini in situ. La C.M.2009 riporta una tabella riepilogativa dei livelli di conoscenza raggiungibili in funzione delle informazioni disponibili. Per ogni livello di conoscenza viene specificato il fattore di confidenza e i metodi di analisi ammessi. Ti riporto di seguito la tabella citata:

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Tabella C8A.1.2. della C.M.2009

LC1: conoscenza limitata

Il primo elemento fondamentale per determinare il livello di conoscenza è la possibilità di reperire il progetto strutturale originale depositato al Genio Civile. Se il progetto originale non è reperibile non abbiamo scelta, ricadiamo nella Livello di Conoscenza più penalizzante ovvero il livello LC1 che comporta la massima riduzione delle resistenze attraverso un fattore di confidenza FC= 1.35.

Per conoscere i dettagli strutturali ovvero i livelli di armature presenti da usare nelle verifiche (armature longitudinali e staffe di travi e pilastri) dovremo eseguire un progetto simulato secondo le Normative vigenti all’epoca della costruzione del fabbricato, per esempio le NTC2005, il D.M.96 o addirittura il Regio Decreto del ’39 per strutture più datate.

Per le proprietà dei materiali dovremo usare i valori usuali per la prassi costruttiva dell’epoca. I valori delle resistenze utilizzati nel calcolo dovranno essere in accordo con quelli derivanti dalla campagna di indagine che prevede limitate prove in situ (ti spiego dopo cosa vuol dire).

In genere un livello di conoscenza LC1 rendo meno probabile l’esito positivo delle verifiche strutturali. E’ possibile che siano necessari interventi di adeguamento per far risultare tutte le verifiche soddisfatte.

LC2: Conoscenza Adeguata

Se siamo riusciti a reperire al Genio Civile il progetto strutturale originale del fabbricato siamo a buon punto. Nel caso in cui il progetto sia dotato di dettagli strutturali incompleti, magari non sono presenti le distinte delle armature di tutte le travi e di tutti i pilastri, allora ricadiamo obbligatoriamente nel livello di conoscenza LC2. La disposizione delle armature dovrà però essere verificata in situ mediante l’esecuzione di prove di indagine non distruttiva, per esempio la prova pacometrica per l’individuazione del numero di ferri longitudinali e del passo delle staffe.

Per le proprietà dei materiali useremo quelle riportate nel progetto originale se sono in accordo con i risultati di prove in situ limitate oppure estese.

LC3: Conoscenza Accurata

Nel caso in cui i disegni strutturali originali siano completi, per raggiungere questo livello di conoscenza bisognerà eseguire delle prove in situ estese oppure esaustive e delle indagini sui livelli di armatura limitate oppure esaustive. Le proprietà dei materiali saranno quelle riportate nelle specifiche di progetto se sono in accordo con i risultati di prove in situ estese oppure esaustive.

Le proprietà dei materiali e la campagna di indagini

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La campagna di indagini che bisogna eseguire per conoscere la resistenza dei materiali può essere di tre tipi:

  • Prove limitate: per ciascun piano dell’edificio va estratto 1 campione di armatura da un pilastro e da una trave a scelta per un totale di due provini per piano. Ogni 300 mq di piano va estratta 1 carota di calcestruzzo da un pilastro e da una trave a scelta per un totale di due provini per piano.
  • Prove estese: per ciascun piano dell’edificio va estratto un campione di armatura da due pilastri e da due travi a scelta. In totale avremo quattro campioni di armatura per piano. Ogni 300 mq di piano va estratto un provino di cls da due travi e da due pilastri a scelta. Totale: 4 provini di cls ogni 300 mq di piano.
  • Prove esaustive: per ciascun piano dell’edificio va estratto un campione di armatura da tre pilastri e da tre travi a scelta. Totale: sei campioni di armatura per piano. Ogni 300 mq di piano va estratto un provino di cls da tre travi e da tre pilastri a scelta. Totaele: sei provini ogni 300 mq di piano.

 

Per conoscere i dettagli costruttivi della struttura ovvero il numero di ferri longitudinali e il passo delle staffe nei pilastri e nelle travi esistono anche in questo caso tre livelli di rilievo. L’indagine più usata per verificare la posizione e il numero delle barre di armatura presenti è la prova pacometrica.

  • Verifiche limitate: la quantità e disposizione dell’armatura è verificata per il 15% delle travi e per il 15% dei pilastri
  • Verifiche estese: la quantità e disposizione dell’armatura è verificata per il 35% delle travi e il 35% dei pilastri
  • Verifiche esaustive: la quantità e disposizione dell’armatura è verificata per il 50% delle travi e il 50% dei pilastri.

 

Ti riporto di seguito la tabella C8A.1.3a della C.M.2009 che riporta la definizione dei livelli di rilievo per le strutture in c.a. Ti faccio notare che per entrambe le colonne della tabella vale la precisazione: “Per ogni tipo di elemento primario (trave, pilastro…)”. Per questo motivo le indicazioni riportate in tabella sono da intendersi riferite separatamente alle travi e ai pilastri.

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Conclusioni

Il livello di conoscenza dipende in parte dalle informazioni che riusciamo a reperire per la struttura esistente ed in parte dalla campagna di indagine che intendiamo pianificare. Maggiore sarà il numero di prove in sito che chiediamo di eseguire, maggiori sarà il livello di conoscenza raggiungibile.

Il mio consiglio è quello di eseguire una simulazione con il tuo software di calcolo prima di pianificare la campagna di indagine. Il procedimento migliore è quello di modellare la struttura esistente nel software di calcolo strutturale ed eseguire per tre volte le verifiche con i diversi fattori di confidenza. Potrai valutare in questo modo i tre differenti scenari corrispondenti ai tre differenti fattori di confidenza e vedere come risponde la struttura. Se per esempio è sufficiente un livello di conoscenza LC2 per soddisfare tutte le verifiche, sarà inutile prevedere una campagna di indagine per raggiungere un livello LC3.

Una risorsa utile per te

Sai che con Ver.Sez. puoi eseguire le verifiche per le strutture esistenti? Per ridurre la resistenza dei materiali con il fattore FC puoi utilizzare l’apposita casella di selezione del fattore di confidenza per le strutture esistenti, presente nella sezione dei materiali.

Ver.Sez. – Selezione del fattore di confidenza

Se poi devi eseguire il progetto simulato, ti ricordo che Ver.Sez. dispone dei moduli di verifica secondo Normative e metodi di calcolo non più in uso come il D.M.96 e il metodo delle tensioni ammissibili. Puoi scaricare gratuitamente l’applicazione cliccando sul link seguente:

Scarica Ver.Sez. (clicca qui)

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Al prossimo articolo. Marco.