The national architectural heritage is characterized by heterogeneous properties, developed over time and the result of the sum of different building processes started in different ages. In this building stock the bearing masonry buildings still cover an important portion of the historic building. From the energy point of view, they are dated and high consumption structures, which can be improved only with a radical intervention. From a structural point of view, they are the weak link of the building stock, characterized by numerous vulnerability variables and a strong exposure to seismic risk. From these concepts comes the idea of adopting a retrofit system integrated through a wooden frame, suitably isolated, transferring into the world of historic buildings the technology of wooden buildings through the system of the platform frame, implementing application cases already known in the literature. As part of the research, the post-intervention structural behavior was analyzed using a FEM model built with SAP2000 software, implemented for the study of off-plane kinematics through pushover analysis, Also assessing the magnitude of the load multiplication coefficient in the case of vertical bending with the help of linear kinematic analysis. Thermal transmittance and hygrometric verification of the intervention with the help of the PAN7.1 and THERM software were studied for the energy behaviour. Moreover, a parametric cost has also been estimated, comparing it to similar technological solutions currently present in the field of conservation and building recovery. The results of the research showed a significant structural improvement, widening the field of displacement of the panel avoiding its collapse. With regard to vertical bending, the system allows to counteract the kinematics through the chain of forces distributed between the pulls of the mechanical connectors between the frame and the wall panel. From an energy point of view, the improvement in transmittance is such as to allow access to the building bonuses currently binding. The proposed retrofit system presents numerous technological cues valid for modern building practice, in particular where there are external architectural constraints. The interaction with wood construction technologies brings with it broad application developments and new possibilities for intervention that can be further investigated and deepened at a multidisciplinary level.

Il tessuto edilizio nazionale è contraddistinto da caratteristiche eterogenee, sviluppate nel corso tempo e frutto della somma di differenti processi edificatori iniziati in epoche differenti, nel quale gli edifici in muratura portante ricoprono ancora oggi una porzione importante del costruito storico. Dal punto di vista energetico, sono strutture datate e ad alto consumo, migliorabili solamente con un intervento radicale. Dal punto di vista strutturale, sono l’anello debole del patrimonio edilizio, caratterizzati da numerose variabili di vulnerabilità e una forte esposizione al rischio sismico. Da qui nasce l’idea di adottare un sistema di retrofit integrato attraverso un’intelaiatura in legno, opportunamente isolata, trasferendo nel mondo del costruito storico le tecnologiche degli edifici in legno mediante il sistema del platform frame, implementando dei casi applicativi già noti in letteratura. Nell’ambito della ricerca, il comportamento strutturale post-intervento è stato analizzato mediante un modello FEM costruito con il software SAP2000, implementato per lo studio del cinematismi fuori dal piano attraverso l’analisi di pushover, valutando inoltre l’entità del coefficiente moltiplicativo dei carichi nel caso della flessione verticale con l’ausilio dell’analisi cinematica lineare. Per il comportamento energetico è stata studiata la trasmittanza termica e la verifica igrometrica dell’intervento con l’ausilio dei software PAN7.1 e THERM. Inoltre, è stato anche stimato un costo parametrico, confrontandolo ad analoghe soluzioni tecnologiche attualmente presenti nel settore della conservazione e del recupero edilizio. I risultati della ricerca hanno evidenziato un notevole miglioramento strutturale, ampliando il campo di spostamenti del pannello evitandone il collasso. Nei confronti della flessione verticale il sistema consente di contrastare il cinematismo mediante la catena di forze distribuite tra i tiri dei connettori meccanici tra il telaio e il pannello murario. Dal punto di vista energetico, il miglioramento della trasmittanza è tale da consentire l’accesso ai bonus edilizi attualmente cogenti. Il sistema di retrofit proposto presenta numerosi spunti tecnologici validi per la pratica edilizia moderna, in particolare dove si hanno vincoli architettonici esterni. L’interazione con le tecnologie costruttive del legno portano con sé ampi sviluppi applicativi e nuove possibilità di intervento che possono essere ulteriormente indagate e approfondite a livello multidisciplinare.

Retrofit integrato energetico e strutturale di murature portanti tramite un sistema intelaiato in legno

MARSILI, PAOLO
2021/2022

Abstract

The national architectural heritage is characterized by heterogeneous properties, developed over time and the result of the sum of different building processes started in different ages. In this building stock the bearing masonry buildings still cover an important portion of the historic building. From the energy point of view, they are dated and high consumption structures, which can be improved only with a radical intervention. From a structural point of view, they are the weak link of the building stock, characterized by numerous vulnerability variables and a strong exposure to seismic risk. From these concepts comes the idea of adopting a retrofit system integrated through a wooden frame, suitably isolated, transferring into the world of historic buildings the technology of wooden buildings through the system of the platform frame, implementing application cases already known in the literature. As part of the research, the post-intervention structural behavior was analyzed using a FEM model built with SAP2000 software, implemented for the study of off-plane kinematics through pushover analysis, Also assessing the magnitude of the load multiplication coefficient in the case of vertical bending with the help of linear kinematic analysis. Thermal transmittance and hygrometric verification of the intervention with the help of the PAN7.1 and THERM software were studied for the energy behaviour. Moreover, a parametric cost has also been estimated, comparing it to similar technological solutions currently present in the field of conservation and building recovery. The results of the research showed a significant structural improvement, widening the field of displacement of the panel avoiding its collapse. With regard to vertical bending, the system allows to counteract the kinematics through the chain of forces distributed between the pulls of the mechanical connectors between the frame and the wall panel. From an energy point of view, the improvement in transmittance is such as to allow access to the building bonuses currently binding. The proposed retrofit system presents numerous technological cues valid for modern building practice, in particular where there are external architectural constraints. The interaction with wood construction technologies brings with it broad application developments and new possibilities for intervention that can be further investigated and deepened at a multidisciplinary level.
2021
2022-12-06
Structural and thermal integrated retrofit system for masonry structures using timber framing
Il tessuto edilizio nazionale è contraddistinto da caratteristiche eterogenee, sviluppate nel corso tempo e frutto della somma di differenti processi edificatori iniziati in epoche differenti, nel quale gli edifici in muratura portante ricoprono ancora oggi una porzione importante del costruito storico. Dal punto di vista energetico, sono strutture datate e ad alto consumo, migliorabili solamente con un intervento radicale. Dal punto di vista strutturale, sono l’anello debole del patrimonio edilizio, caratterizzati da numerose variabili di vulnerabilità e una forte esposizione al rischio sismico. Da qui nasce l’idea di adottare un sistema di retrofit integrato attraverso un’intelaiatura in legno, opportunamente isolata, trasferendo nel mondo del costruito storico le tecnologiche degli edifici in legno mediante il sistema del platform frame, implementando dei casi applicativi già noti in letteratura. Nell’ambito della ricerca, il comportamento strutturale post-intervento è stato analizzato mediante un modello FEM costruito con il software SAP2000, implementato per lo studio del cinematismi fuori dal piano attraverso l’analisi di pushover, valutando inoltre l’entità del coefficiente moltiplicativo dei carichi nel caso della flessione verticale con l’ausilio dell’analisi cinematica lineare. Per il comportamento energetico è stata studiata la trasmittanza termica e la verifica igrometrica dell’intervento con l’ausilio dei software PAN7.1 e THERM. Inoltre, è stato anche stimato un costo parametrico, confrontandolo ad analoghe soluzioni tecnologiche attualmente presenti nel settore della conservazione e del recupero edilizio. I risultati della ricerca hanno evidenziato un notevole miglioramento strutturale, ampliando il campo di spostamenti del pannello evitandone il collasso. Nei confronti della flessione verticale il sistema consente di contrastare il cinematismo mediante la catena di forze distribuite tra i tiri dei connettori meccanici tra il telaio e il pannello murario. Dal punto di vista energetico, il miglioramento della trasmittanza è tale da consentire l’accesso ai bonus edilizi attualmente cogenti. Il sistema di retrofit proposto presenta numerosi spunti tecnologici validi per la pratica edilizia moderna, in particolare dove si hanno vincoli architettonici esterni. L’interazione con le tecnologie costruttive del legno portano con sé ampi sviluppi applicativi e nuove possibilità di intervento che possono essere ulteriormente indagate e approfondite a livello multidisciplinare.
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Descrizione: Elaborato di tesi Marsili Paolo: Retrofit integrato energetico e strutturale di murature portanti tramite un sistema intelaiato in legno
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12075/11386