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tesi di laurea la valutazione della vulnerabilita` sismica degli edifici i

1. 630 T 540 E mi o TRAVATA 4 15x60 na l ER Oo o N 1 Q i Oo O 3 N gt if 3 lt Ri 3 lt 3 Y N a gt E z gt 8 90 5 gt h ne N AR a E gr x gt a O D O 2 ni I 5 N NY i 8 o N N Q Q Q e e 8 O O 3 3 o o s2 eg 5 ow SD O O E E gt gt n O O 3 La m 09 tu wm Y Po A A 1 ro gt de i 3 3 3 5 n O X a 3 vr i 0 N gt i l 1014 travetto L 330 15 20 15 S 35 a D 15 182 23 1012 travetto L 749 23 30 p Q Q 451 g 2 2 182 3 a PE a 3 1012 travetto L 878 23 N5 leo 3 3 581 O O 15 1014 travetto L 610 15 sE di Gi u DD Do 1014 travetto L 695 de g 665 m T T 3 3 E P i o Y N O Y a Y gt 3 TRAVATA 5 15x60 L 600 all E 510 a Fig 6 8 Carpenteria secondo impalcato copertura 158 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 9 Carpenteria secondo impalcato
2. 7 G e Z Z 4 Z H LO iai LO HF O N N O O O D N T LO lt Mm Lo a S O 3 Y NM oB ME N Ly na O Y oy OZ Ly Z 4 Fig 6 5 Sezione longitudinale 155 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 49 45 om 9 4 LO Mm lt P mM gap HW 0 60 0 70 100 530 0707 440 Fig 6 6 Sezione trasversale 156 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura a 1200 A i T TRAVATA 9 20x60 t 38 O 38 z g 1014 travetto L 330 15 300 N y 182 40 3 De 28 1014 travetto Leza BT pa ca gt 475 lt mi 28 1014 travetto L 891 28 15 15 gt x gt as gt 45l 1014 travetto L 610 15
3. PARTICOLARE MURATURE INTERNE A PIANO TERRA 1 5 12 1 5 PARTICOLARE MURATURE FGRIBIAO INTERNE A PIANO PRIMO TITIZZZA 15 12 1 5 i E Tr scala1 15 muratura in blocchi di cls e lapillo Ta intonaco AA LY pavimento con superficie y di usura in gres rosso 22272777 maraa n SOCCI posato su pastina di cemento di c S apilo f m _intonaco maglia 8 20x20 Lar A i pavimento con superficie di usura in gres rosso 777777721 5 posato su pastina di cemento 12 i soletta in cls 30 di 1 20 solaio misto 20 4 vespaio PARTICOLARE MURATURE PARTICOLARE MURATURE PERIMETRALI A PIANO TERRA PERIME TRALI A PIANO PRIMO scala1 15 30 La 30 J dios e 2 scala1 15 1 10 5 12 2 muratura in mattoni muratura in blocchi i dE MALO l uratura i i Pezzzzzzi ipieni i iavi muratura in blocchi lazzzzzzz semipieni in facciavista di cls e lapillo li SORIA in facciavista di cls e lapillo sd pavimento con superficie i bisi __Intonaco di usura in gres rosso intonaco A posato su pastina di cemento A l lo J pavimento con superficie lo maglia D8 20x20 za di usura in gres rosso Pezzzza o posato su pastina di cemento 5 p c 0 60 122222222 12 FA KKKZKZKZZZKZZ amp ni 0 50 5 i ii l i 30 20 solaio misto 20 4 I A travata 7 vespaio Fig 6 10 Particolari costruttivi murature interne e perimetrali 159 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Come gran parte
4. Per convertire lo spettro di domanda elastico dal formato standard 1 in formato AD Sr S e sufficiente utilizzare la relazione tra l accelerazione e lo spostamento spettrale S T re 5 15 5 3 2 1 Riduzione della resistenza per duttilit dello spettro di richiesta AD Per convertire lo spettro di risposta elastico nel corrispondente spettro anelastico si utilizza il fattore di struttura R che un fattore di riduzione della resistenza dovuto alla duttilit Vax m S v T Rs ZE co Y V gt y 5 16 Per passare da uno spettro elastico ad uno anelastico si considerano le seguenti relazioni 131 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit _ Sa S T a 5 17 S T 18 6 18 47 dove il fattore di duttilit definito come rapporto tra il massimo spostamento e lo spostamento al limite di snervamento Assegnata una certa duttilit per un assegnato spettro I possibile diagrammare il fattore di struttura R Per periodo nullo strutture infinitamente rigide R 1 all aumentare di T Ry si incrementa in funzione della duttilit 4 e del periodo T Per strutture piuttosto deformabili 7 gt T R indipendente dal periodo T ed eguaglia la duttilit 4 Fig 5 5 Nel progetto Risk UE si utilizza una rappresentazione bi lineare del fattore R Vidic et al 1994 Fajfar 2000 T R i per T lt T 5 19 C
5. SEVERAMENTE DEVASTANTE 95 107 m s 342 385 km h INTENSAMENTE DEVASTANTE 107 120 m s 385 432 km h SUPER TORNADO 120 134 m s 432 482 km h DESCRIZIONE INDICATIVA DEL DANNO Tende da campeggio fortemente smosse Tegole spostate Piccoli rami strappati Tracce visibili sui raccolti Sdrai piccole piante rifiuti pesanti volano Tegole e piccoli comignoli vengono mossi Recinti di legno piegati danni leggeri ad alberi e siepi Roulotte leggere sollevate piccoli capanni distrutti Danni consistenti a tegole e grossi comignoli Piccoli alberi sradicati Roulotte ribaltate garage esterni distrutti Tetti di legno fortemente danneggiati Alcuni grossi alberi spezzati o sradicati Roulotte distrutte piccoli capanni volano pet lunghe distanze T etti completamente rimossi da alcune case Numerosi alberi spezzati o sradicati Automobili sollevate Danni seri agli edifici senza compromettere i muri Crollo di edifici vecchi e poco resistenti Pesanti veicoli a motore sollevati Edifici resistenti perdono il tetto e qualche muro Crollo di numerosi edifici poco resistenti Muri in pietra e case in mattoni abbattuti Magazzini con struttura in acciaio possono piegarsi Locomotive deragliano Case in legno disperse su grandi distanze Molte case in muratura seriamente danneggiate Automobili scaraventate a grande distanza Molti edifici in acciaio fortemente danneggiati Locomotive e treni scaraventate a grande dist
6. Ye dove v il punteggio in funzione del criterio riportato in Tabella 4 7 nel k esimo meccanismo da 0 a 3 e c rappresenta il peso da attribuire ai quei meccanismi in cui non si potuto valutare in maniera esaustiva la presenza di presidi antisismici efficaci secondo la seguente relazione Ch Py My Pax S 4 5 l dove p il numero di presidi che si sono individuati per il k esimo meccanismo 77 il numero di presidi per i quali non stato possibile rilevare l informazione o formulare un giudizio e p tiene conto della presenza di ulteriori indicatori che possono essere stati individuati durante il sopralluogo Nella terza parte stato dato spazio a sezioni a campo libero in modo da inserire quelle informazioni che non sono schematizzabili nelle sezioni precedenti o che aiutano ad una migliore comprensione della struttura della chiesa schizzi disegni foto E stata inoltre a tale scopo inserita anche una parte nella quale possono inseriti i riferimenti archivistici di rilievi geometrici storici che possono essere utili nel caso in cui oggetto d indagine necessiti d approfondimenti attraverso lapplicazione di modelli 115 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali meccanici che hanno bisogno generalmente di un numero d informazioni difficilmente reperibili durante una campagna di censimento a scala territoriale 4 3 2 2 L utilizzo della scheda in emerg
7. Fig 4 3c Abaco dei 28 meccanismi di danno delle chiese Lagomarsino et al 2001 110 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali 16 RIBALTAMENTO DELL ABSIDE 17 MECCANISMI DI TAGLIO NEL 18 VOLTE DEL PRESBITERIO O PRESBITERIO O NELL ABSIDE DELL ABSIDE 19 ELEMENTI DI COPERTURA PARETI LATERALI DELL AULA O DELLE NAVATE LATERALI 20 ELEMENTI DI COPER TURA TRANSETTO 21 ELEMENTI DI CO 22 RIBALTAMENTO 23 MECCANISMI DI TAGLIO PERTURA ABSIDE E DELLE CAPPELLE NELLE CAPPELLE PRESBITERIO Fig 4 3d Abaco dei 28 meccanismi di danno delle chiese Lagomarsino et al 2001 111 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali 24 VOLTE DELLE CAPPELLE 25 INTERAZIONI IN PROSSIMITA DI IRREGO LARITA PLANO ALTIMETRICHE R_ 26 AGGETTI VELA GUGLIE PINNACOLI 2 STATUE 28 CELLA CAMPANARIA Fig 4 3e Abaco dei 28 meccanismi di danno delle chiese Lagomarsino et al 2001 L indice di vulnerabilit che ne deriva si basa pertanto su tali considerazioni in particolare per tener conto dell efficacia del presidio si deciso di valutare la vulnerabilit del macroelemento secondo lo schema riportato della Tabella 4 3 112 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali 19 MECCANISMI NEGLI ELEMENTI DI COPERTURA PARETI LATERA
8. A RN 2021 kN PEENTE Punto 4 Punto 3 Punto 2 Punto 1 f Secondo piano III ciclo fase post picco Fig 6 26 Deformate di piano 187 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura Capitolo 7 UN APPLICAZIONE AGLI EDIFICI IN C A CON TAMPONATURA 71 INTRODUZIONE In questo capitolo si sono voluti ripercorrere i passi salienti della metodologia relativa alla valutazione della vulnerabilit degli edifici valutata mediante l utilizzo delle curve di capacit domanda e fragilit per confrontare alcuni risultati ottenuti nell ambito del progetto del Risk UE con i risultati ottenuti nella sperimentazione al collasso eseguita su un edificio reale in c a La metodologia proposta nel Risk UE per la valutazione della vulnerabilit sismica WP4 2002 si articola essenzialmente in tre fasi individuazione tipologica dell edificio valutazione della performance sismica caratterizzazione delle curve di fragilit L individuazione tipologica prevede anzitutto la definizione del codice sismico con cui presumibilmente stato progettato l edificio pre code progettati senza alcun criterio sismico low code progettati senza appropriate regole sismiche e senza la definizione di dettagli strutturali moderate code sono tutti quegli edifici che non possono essere classificati come low code o high code ed infine high code edifici progettati con l utilizzo di codici sismici avanzati com
9. Alcuni di questi parametri si ricavano dai codici una volta definito il livello di riferimento per la progettazione altri si considerano indipendenti e assegnati a priori in base alla tipologia strutturale Alla curva di capacit costruita con valori di classe tabellati si associa una incertezza lognormale La dispersione sulla curva di capacit anch essa tabellata e dipendente dal livello del codice con cui quella classe strutturale si considera progettata Per stabilire la risposta si interseca la curva di capacit mediana con lo spettro come descritto in Figura 3 7 A a Spettro di Input o e L s e De Spettro di Domanda Sa D a E un Li 5 N Sa e 10 O i T Sd Spostamento Spettrale Fig 3 7 Richiesta e capacit nel metodo Hazus 66 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario 3 2 3 Il metodo Risk UE Nell ambito del progetto europeo Risk Ue denominato An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns stata proposta una metodologia per la riduzione delle perdite provocate dal terremoto e per la generazione di piani d azione per la mitigazione del rischio sismico Questa metodologia si basa su un inventario degli elementi a rischio e su un analisi del loro valore e della loro vulnerabilit al fine di identificare i punti deboli del sistema urbano La metodologia stata applicata a sette citt europee Barcellona Spagna Bit
10. costituita da blocchi di calcestruzzo e lapillo spessore 10cm 150 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura PROSPETTO OVEST PROSPETTO NORD pr gt 4 l PROSPETTO SUD u Lat y a Fotograf a lato Sud Est Fig 6 1 Il fabbricato oggetto di studio 151 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 510 i O Y 3 Z z o l m 9 lt amp O N lt f amp amp LO N O O lt L 1200 MA 35 30 35 35_ 30 35 35_ 30 Fig 6 2 Pianta fondazioni 152 455 270 345 1850 098 360 330 989 1200 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 690 Fig 6 3 Pianta piano terra 153 285 Capitolo 6 857 T ve T OLE T 08 AE 20p 082 OZY e 09t Si0H g 002 lg GLE sl 007 2 o S Q9 o S X da 0 2IHAN O gt OJOII4N 0 2IH4N i Di 2 Va J co AD O ZIONOI 2071 O DIHHN VILVAINI O 2DIHINI O DIHHN D gt nr OL 0 2 L6p G 097 T 291 di oez Capitolo 6 Prova sperimental
11. m z T dove m gt mg 7 9 I parametri determinati per i due modelli sono riassunti nella Tabella 7 2 194 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura Tab 7 2 Sintesi dei parametri relativi al Modello I e II Modello Modello Il _ 7 A 25 wa kE 1813 2038 mt 248 248 Te 03 069 0 898 345 Noto il periodo delPoscillatore per poter conoscere lo spostamento elasto plastico dell oscillatore bisogna confrontare il suo periodo T con il periodo T che corrisponde al limite del tratto orizzontale dello spettro di accelerazione cos dopo aver definito lo spettro di spostamento funzione del fattore di struttura adottato per definire lo spostamento obiettivo si ha se T gt T si ritiene valido il principio di uguaglianza di spostamenti cos si assume Sao T x2 gt wW d d S T max e max 7 10 se T lt T si ritiene valido il principio di uguaglianza delle aree se il fattore di struttura prima definito risulta q lt l si assumeallora d_ d e max x x d max lo x se q gt l siha dax 1 q Da Za ERO 7 11 q I valori di Te considerati sono quelli dei terreni definiti dall Ordinanza per i quali sono stati tracciati gli spettri di domanda con smorzamento al 2 come descritto nel paragrafo 7 3 1 7 4 2 Applicazione dell ATC40 Il metodo proposto dall A TC40 si articola nei seguenti passi e def
12. 2004c Identificazione strutturale dell edificio esistente 1l progetto ILVA IDEM In XI Congresso Nazionale L ingegneria Sismica in Italia ANIDIS 2004 Genova Meroni F Petrini V Zonno G 1999 Valutazione della vulnerabilit di edifici su aree estese tramite dati ISTAT Atti 9 Convegno Nazionale ANIDIS L ingegneria Sismica in Italia Torino Meroni F Petrini V Zonno G 2000 Distribuzione nazionale della vulnerabilit media comunale in A Bernardini La vulnerabilit degli edifici CNR GNDT Roma pp 105 131 Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 20 03 2003 e successivi aggiornamenti Park Y J and A H Ang 1985 Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete Journal of Structural Engineering ASCE vol 111 4 722 739 1985 Sandi H Floricel I 1995 Analysis of seismic risk affecting the existing building stock X European Conference on earthquake Engineering Vol 3 pp 1105 1110 WP1 European distinctive features inventory databaseand typology D Lungu A Aldea A Arion R Vacareanu F Petrescu T Cornea 2001 WP4 Vulnerability Assessment of Current Buildings Guidelines for the Implementation of the II Level Vulnerability Methodology 2002 WPS5 Vulnerability assessment of historical and monumental building Sergio Lagomarsino Sonia Giovinazzi Stefano Podest Sonia Resemini DISEG University of Genoa Italy 2000 WPI11 Synthesis o
13. Considerando gli spettri elastici con probabilit di superamento lt 10 in 50 anni 1 risultati ottenuti mediante l applicazione delle metodologie proposte dall Ordinanza 3274 e dallATC40 sono sintetizzati nelle Tabelle 7 4 e 7 5 rispettivamente per i modelli I e II Da tali tabelle si evince che la capacit massima 2 35 cm per il modello I e 16 2 cm per il modello II con l applicazione dell ATC40 viene superata nel modello I una sola volta zona 1 suolo D mentre con POPCM viene superata in due casi quando si considera il modello I zona 1 suoli B C E e D ed in un solo caso quando si considera il modello II zona 1 suolo D L OPCM 3274 risulta sempre pi penalizzante Tab 7 4 Spostamenti richiesti Modello I ATC40 OPCM n 3274 Amax cm Suolo A B C E SuoloD dmax cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 1 20 2 25 gt 2 35 zonai 1 63 2 52 3 86 zona 2 0 65 0 97 1 110 zona2 1 01 1 44 1 98 zona 3 0 32 0 42 0 47 zona3 0 60 0 76 0 82 zona 4 0 108 0 128 0 114 zona4 0 20 0 25 0 27 Tab 7 5 Spostamenti richiesti Modello II ATC40 OPCM n 3274 Amax cm Suolo A BCE SuoloD dmax cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 6 14 8 00 15 8 zonai T25 11 3 18 7 zona 2 5 1565 6 45 970 zona2 5 18 8 09 151 zona 3 3 1165 4 650 6 29 zona3 3 11 4 85 T93 zona 4 1 10469 16028 2 434 zona 4 1 04 1 62 2 43 198 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura I risultati ottenuti mediante l utilizzo delle curve di capacit fornite dal pro
14. La forza F e lo spostamento d del sistema equivalente a un grado di libert sono legati in campo elastico alle corrispondenti grandezze dell edificio dalle relazioni F d 5 48 si d de 5 49 La curva caratteristica forza F spostamento d del sistema equivalente approssimata da una bi lineare definita in base al criterio di uguaglianza delle aree In mancanza di valutazioni pi accurate le coordinate del punto di snervamento del sistema bi lineare equivalente possono essere definite nel seguente modo F bu dove F la resistenza massima dell edificio F y d 5 51 dove k la rigidezza secante del sistema equivalente ottenuta dall eguaglianza delle aree come indicato nella Fig 5 14 Fig 5 14 Sistema e diagramma bi lineare equivalente Il periodo elastico del sistema bi lineare dato dall espressione m T 27 5 52 dove m m4 5 53 5 5 2 Determinazione dello spostamento massimo Nel caso che T gt I la risposta in spostamento del sistema anelastico assunta uguale a quella di un sistema elastico di pari periodo 147 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit ST o d d S T max e max 5 54 Nel caso che T lt To la risposta in spostamento del sistema anelastico maggiore di quella di un sistema elastico di pari periodo e si ottiene da quest
15. Nel caso di muratura armata barre o reti in acciaio sono inserite in fori appositamente predisposti in modo tale da realizzare una struttura composta parete di muratura armata avente resistenza e duttilit pi elevate I fori presenti nelle pareti murarie sono tali da garantire la presenza dell armatura sia in direzione orizzontale che verticale La muratura confinata caratterizzata da parti murarie delimitate superiormente ed inferiormente da travi e lateralmente da pilastri in modo tale da ottenere anche in tal caso un incremento in termini di prestazioni strutturali grazie alla collaborazione di differenti materiali importante sottolineare come in queste strutture gli elementi in calcestruzzo armato non debbano costituire un telaio visto che il principale sistema resistente alle azioni orizzontali costituito sempre dalle pareti M5 Edifici in muratura armata Vecchi edifici in muratura possono essere stati consolidati con conseguente riduzione della vulnerabilit sismica Appartengono a questa categoria a edifici con nuovi solai in c a rigidi nel loro piano aventi cordolature b edifici consolidati mediante applicazione di lastre in calcestruzzo armato sulle superfici laterali delle pareti murarie c edifici consolidati attraverso la realizzazione di 70 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario cordoli e pilastri in c a nello spessore delle pareti d edifici consolidati attraverso l inserimento
16. contiene dati finalizzati ad un modello di derivazione soggettiva e basato su giudizi il quale permette di valutare la vulnerabilit in funzione di un certo numero di parametri ritenuti rappresentativi della propensione dell edificio a subire danni per effetto di un evento sismico In particolare alcuni fra i parametri rendono conto del comportamento degli elementi strutturali e non altri del comportamento d insieme dell organismo costruttivo L indice di vulnerabilit definito in base ad undici parametri che sono stati ritenuti idonei a caratterizzare il comportamento sismico di un edificio essi sono 1 Tipo ed organizzazione del sistema resistente valuta il grado di organizzazione degli elementi verticali e l efficacia dei collegamenti per garantire il comportamento scatolare dell organismo murario 2 Qualit del sistema resistente individua la tipologia delle strutture verticali tenendo conto delllomogeneita e della fattura del tessuto murario 3 Resistenza convenzionale quantifica la resistenza in due direzioni perpendicolari delle strutture in elevazione attraverso un calcolo speditivo nelle ipotesi di comportamento scatolare ovvero solaio infinitamente rigido e deformazione di pura traslazione dei piani in assenza di eccentricit in pianta 4 Posizione dell edificio e delle fondazioni evidenzia alcuni aspetti e caratteristiche geotecniche relativi alle fondazioni ed al terreno di fondazione ritenuti i
17. data base digitale attualmente in fase di pubblicazione del quale la parte riguardante le coste italiane gi stata invece pubblicata Il database dei maremoti italiani strutturato in tre sezioni denominate Quick Look Table QLT Quick Look Accounts File QLAF e References File RF La QLT una tabella Tab 1 3 in cui ad ogni evento corrisponde una singola riga composta da 20 campi nei quali sono riportate le seguenti informazioni 1 Codice un numero intero che identifica in modo univoco l evento in ogni sezione del catalogo 14 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici 2 6 Data evento che comprende anno mese giorno ora minuti secondi in cui si verificato l evento che ha originato il maremoto terremoto eruzione vulcanica ecc 7 Regione cio un codice che individua l area geografica europea S Sottoregione l area geografica in cui l evento stato originato 9 Descrizione ossia una breve stringa di testo che riporta i fenomeni pi rilevanti con particolare attenzione ai ritiri delle acque e alle inondazioni specificando le pi importanti aree colpite 10 Altendibilita evento un numero compreso tra 0 e 4 che corrisponde a classi di probabilit crescente che l evento sia uno tsunami 0 maremoto molto improbabile 1 maremoto improbabile 2 maremoto dubbio 3 probabile maremoto 4 maremoto certo 11 Causa un codice di due lettere c
18. intensit macrosismica per una assegnata classe di vulnerabilit viene inoltre descritta la teoria fuzzy utilizzata per la traduzione dei termini few many e most in termini numerici Sono cos stati determinati i valori degli indici di vulnerabilit per le classi della scala EMS 98 E stato inoltre definito un parametro significativo della 73 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario distribuzione del danno il grado di danno medio 44D che a differenza dei gradi di danno un parametro continuo 0 lt Up lt 5 Rappresentando per ciascuna classe di vulnerabilit i valori del danno medio al variare dell intensit sono state tracciate delle curve di vulnerabilit Viene infine descritto il metodo utilizzato per la definizione dell indice di vulnerabilit tipologico e dei fattori modificatori di comportamento Anche in questo caso la teoria fuzzy fornisce un valido contributo per definire l appartenenza di ciascuna tipologia costruttiva ad una classe di vulnerabilit 3 2 3 1 Matrice di probabilit di danno DPM per le classi di vulnerabilit della EMS 98 La classificazione tipologica adottata nell ambito del progetto Risk Ue corrisponde a quella proposta dalla scala EMS 98 a meno di alcune modifiche La classificazione tipologica utilizzata nella scala EMS 98 contiene una suddivisione delle tipologie costruttive di particolare efficacia in quanto valida su tutto il territorio europeo ma al tem
19. si richiede di segnalare la presenza di beni artistici nelle diverse parti all interno della chiesa e nel caso d uso in emergenza a seguito di terremoto di indicare gli eventuali danni prodotti su tali beni dal sisma questi possono essere direttamente associati al lesionamento della fabbrica affreschi dovuti al distacco di elementi decorativi stucchi o al ribaltamento di elementi di pregio statue indotti dalla caduta di parti murarie su arredi sacri tabernacoli organi Sezione 2 DANNI AD ELEMENTI DI VALORE ARTISTICO lieve grave perdita del bene Affreschi navate laterali volte cappelle volta transetto volta presbiterio volta abside Stucchi Sculture Bassorilievi Dipinti Facciata Arredi sacri volte statue altari pulpito tele portali edicole coro ligneo pareti colonne altro balaustre altro polittici rosoni organi altro Fig 4 1c Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione 2 GNDT 1994 3 Indice di danno e indice di vulnerabilit Fig 4 1d nella sezione sono elencati i 18 meccanismi di collasso caratteristici per le chiese per ogni meccanismo sono riportate le pi frequenti modalit di danno illustrati nell abaco riportato nelle Figure 4 2a e 4 2b Tale abaco rappresenta una sorta di manuale di istruzioni ad esempio nel caso del meccanismo di danno ribaltamento della facciata Fig 4 2a la modalit di danno pi frequente il distacco della facciata dalle
20. ultima mediante l espressione max e max d T d tieg p gt a 5 55 q T dove q rappresenta il rapporto tra la forza di risposta elastica e la forza di snervamento del sistema equivalente S Tm E Se q lt 1 allora si ha d di e max 5 50 148 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Capitolo 6 PROVA SPERIMENTALE AL VERO SU UN EDIFICIO IN C A CON TAMPONATURA 6 1 INTRODUZIONE La prova sperimentale di seguito illustrata rientra in una programma di ricerca dai contenuti pi ampi in corso di svolgimento su diversi edifici esistenti con struttura in calcestruzzo armato avente come obiettivo la valutazione dell efficacia di diverse tecniche innovative di miglioramento adeguamento sismico Gli edifici oggetto di questa ricerca tutti progettati e costruiti per resistere ai soli carichi verticali in accordo a normative tecniche oramai superate sono destinati ad essere demoliti nell ambito della dismissione dell ex area industriale di Bagnoli Il gruppo di ricerca coordinato dal prof F M Mazzolani ha quindi proposto di eseguire una demolizione intelligente da cui l acronimo del progetto di ricerca ILVA Intelligent DEMolitionm ILVAIDEM attraverso prove sperimentali a collasso su tali edifici Mazzolani et al 2004a 2004b 2004c Della Corte et al 2004 Le attivit coinvolgono soggetti istituzionali accademici e industriali Nell ambito della campagn
21. 77 massa I punti caratteristici dello spettro avranno coordinate YC S OS dy C S gt 5 3 A A S s T 5 4 O Ar 5 4 UC Sad A V V dl a 5 5 1 1 pa A A A Sl 5 6 Per la conversione quindi necessario ricondurre il comportamento della struttura a quello di un sistema ad un grado di libert Allo scopo si utilizza una distribuzione di spostamenti orizzontali sul altezza in genere si usa il modo di vibrazione fondamentale ma si possono usare anche altre forme Nella maggior parte delle strutture il comportamento dinamico ben descritto considerando il solo primo modo di vibrare Per garantire l uguaglianza fra energia cinetica della struttura e quella del sistema equivalente ad un grado di libert si sfruttano il fattore di partecipazione PF e la percentuale di massa partecipante Y relativi al primo modo a gt 5 7 PR 5 8 dove 77 la massa del piano i esimo 2 Pampiezza del primo modo in corrispondenza dell i esimo piano ed N il numero totale di piani 126 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Ciascun punto della curva di capacit nel piano V AR associato al corrispondente punto sullo spettro di capacit mediante le seguenti relazioni z S A 5 9 94 AR 5 10 PF d copetura l dove Y il taglio alla base Wil peso dell edificio e AR lo spostamento in cop
22. CONCLUSIONI 207 BIBLIOGRAFIA 209 Introduzione INTRODUZIONE Il terremoto un evento dannoso che ha spesso come conseguenza la distruzione o il grave danneggiamento di beni materiali e o che comporta una sostanziale perdita di vite Questo certamente uno degli eventi dannosi generati dalle forze della natura pi temuto dall uomo per il gran numero di perdite di vite umane che esso provoca in particolare dalle statistiche dei disastri naturali e antropici si evince che addirittura la principale causa di perdita di vite umane Certamente l entit di una catastrofe naturale non dipende solo dalla furia degli elementi ma anche da fattori di rilevanza umana quali ad esempio le tecniche di costruzione o la qualit delle misure di prevenzione nella regione interessata Per questo motivo per determinare l impatto che i futuri terremoti potrebbero avere sulle costruzioni presenti in una determinata regione si fa riferimento alla valutazione del rischio sismico che richiede un analisi separata di tre componenti di base la pericolosit la vulnerabilit e 1 esposizione la cui convoluzione definisce il rischio Nell ambito di questo lavoro si dato particolare rilievo all analisi della vulnerabilit sismica che nel caso di un edificio la sua suscettibilit ad essere danneggiato da un terremoto e pu essere espressa dall insieme delle probabilit di raggiungere una serie di livelli di danneggiament
23. Containers b Sezione trasversale Fig 6 11 Apparato di prova Fig 6 12 Strutture di contrasto e di ripartizione del carico 162 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 3000 Forza 2500 complessiva KN 2000 1500 1000 500 500 1000 1500 Step di carico 2000 Fig 6 13 Storia di carico Target riflettenti at Fig 6 14 Posizionamento stazione di misura e target riflettenti 6 4 RISULTATI SPERIMENTALI I risultati della prova sono illustrati in termini di curve forza totale agente F spostamenti di impalcato s nelle Figure 6 15a e 6 15b In particolare la Figura 6 15a riporta gli spostamenti del secondo impalcato mentre la Figura 6 15b quelli del primo Nelle Figure 6 16 la forza totale agente invece rappresentata come funzione degli spostamenti medi di interpiano 4 adimensionalizzati rispetto alle altezze di interpiano In particolare le curve F 4 4 sono illustrate rispettivamente per il secondo impalcato nella Figura 6 16a e per il primo impalcato nelle Figure 6 16b primi due cicli e tratto iniziale del terzo ciclo e 6 16c per l intera prova 163 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura F KN Punto 1 j Punto 2 Punto 3 Punto 4 2500 20
24. Le inondazioni che si verificano lungo i grandi fiumi derivano da prolungati periodi di precipitazioni su estese regioni Le inondazioni dovute a nubifragi si verificano quando si hanno precipitazioni estremamente intense tuttavia esse hanno breve durata continuando di rado per pi di qualche ora in una data localit Questo tipo di inondazioni tende a verificarsi con maggiore facilit nelle zone montagnose dove le ripide pendenze fanno s che l acqua si sposti a grande velocit provocando l erosione del terreno e portando con s detriti naturali e artificiali Queste inondazioni spesso si verificano molto rapidamente e con scarsa possibilit di preavviso da ci deriva il loro nome di esondazione lampo Le inondazioni che derivano da un disgelo sono particolarmente pericolose poich non sono necessariamente precedute da forti precipitazioni Anche quantit modeste di pioggia di temperatura abbastanza alta che cadono su un ammasso nevoso soprattutto se il terreno al di sotto ghiacciato e non quindi in grado di assorbire acqua possono provocare gravi inondazioni 25 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Anche certe opere dell uomo possono essere causa di inondazioni L esempio pi banale quello di inondazioni provocate dal cedimento di strutture artificiali come le dighe Di solito le dighe crollano in conseguenza di errori nella progettazione o nella costruzione di movimenti g
25. Roma in Italian Coburn A Spence R 1992 Earthquake Protection Chinchester John Wiley amp sons Cornell C A 1968 Engineering seismic risk analysis Bull Seism Soc Am 58 1583 1606 Corsanego A Petrini V 1990 Seismic Vulnerabilit of Buildings SEISMED 3 Trieste Della Corte G Faggiano B Mazzolani F M 2004 The ILVA IDEM Project Full Scale Pushover Test on an Existing RC Structure Part I Modelling Issues In XI Congresso Nazionale L ingegneria Sismica in Italia ANIDIS 2004 Genova Dolce M 1997 La valutazione della vulnerabilit per le analisi di rischio e gli scenari di danno Atti del VIII Convegno Nazionale ANIDIS L Ingegneria Sismica in Italia Taormina FEMA 1999 HAZUS 1999 HAZUS Earthquake Loss Estimation Methodology Technical Manual Federal Emergency Management Agency U S A 209 Bibliografia Frassine L Giovinazzi S 2004 Basi di dati a confronto nell analisi di vulnerabilit sismica dell edilizia residenziale un applicazione per la citt di Catania Atti del XI Congresso Nazionale ANIDIS L ingegneria Sismica in Italia Genova GNDT 1994 Scheda di esposizione e vulnerabilit e di rilevamento danni di primo livello e di secondo livello muratura e cemento armato Gruppo Nazionale per la Difesa dai terremoti Roma Freeman S A 1998 Developement and use of capacity spectrum method Sixth U S National Conference on Earthquake Engineering Earthquake Engineering
26. allora quest ultimo il punto di performance se la tolleranza no pi accettabile si prender un nuovo punto di prova e si ripeter la procedura scegliendo come successivo punto di prova proprio quello determinato 133 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Initial Syre Sare point chosen 7 based on equal displacement approximation _ Capacity Spectrum So damped response n spectrum Spectral Acceleration g Sat Sa spectral Displacement cm Fig 5 7 Procedura per la determinazione del performance point per uno spettro di capacit di forma generica 5 3 3 2 Bi linear representation of capacity spectrum Nel caso in cui lo spettro di capacit sia rappresentato da una forma bi lineare per la determinazione del punto di performance si pu utilizzare un approccio semplificato Esso si basa sull assunzione che non solo la pendenza iniziale della rappresentazione bi libeare del modello di capacit rimane costante ma anche la pendenza post snervamento Per determinare il punto di performance si disegna lo spettro elastico con smorzamento del 5 e lo spettro di capacit nello stesso riferimento Si scelgono i valori con i 1 2 N ciascuno in modo che risulti SS Saar D ER d f Per ciascun valore scelto si definisce la duttilit 4 u il periodo spettrale dy di E T T 27 e si definisce Pintervallo in c
27. altari colonne volte a crociera a padiglione a vela cupola strutturali si non so quota imposta volta ____ n catene Cappelle no largh x prof _ altezza max ___ volte strutturali si non so cupole n catene ___ Facciata forma capanna salienti rettangolare sommit a vela paraste o colonne statue o aggetti nartece o protiro edificio addossato n aperture ____ Sacrestia altro posizione ___ D S A P connessione adiacente incatenata ammorsata Fig 4 1b Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione 1 GNDT 1994 La parte successiva della scheda si articola nelle seguenti sette sezioni 1 Dati tipologici e dimensionali Fig 4 1b contiene informazioni sulla tipologia e le dimensioni della chiesa scomposta nei diversi elementi architettonici aula presbiterio abside transetto cappelle copertura cupola cripta facciata campanile sacrestia in particolare si concentra l attenzione sugli elementi strutturali ritenuti 96 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali determinanti nei riguardi della risposta sismica della fabbrica contrafforti catene ecc Le poche misure richieste costituiscono un indicazione di massima sulla dimensione della chiesa utile ad esempio nella stima dei costi dell intervento e possono essere facilmente acquisite 2 Danni ad elementi di valore artistico Fig 4 1c
28. attorno alle bocche pezzi di lava molto viscosa o solida vengono eruttati con violenza da queste bocche Le eruzioni di tipo peleano sono simili a quelle di tipo vulcaniano ma hanno una lava ancora pi viscosa sopra le bocche si formano duomi e la formazione del duomo accompagnata comunemente da colate di cenere Le eruzioni pi violente sono chiamate di tipo p nzano da Plinio il Vecchio che mor nell eruzione del Vesuvio del 79 d C Nelle eruzioni di tipo pliniano si ha una violenta espulsione di grandi quantit di ceneri seguita dal crollo della parete centrale del vulcano con la formazione di una caldera di collasso La maggior parte dei vulcani si trova lungo i bordi delle zolle crostali La maggiore quantit di materiale vulcanico si forma nei centri di spandimento fra le zolle come la dorsale medio atlantica Queste dorsali medio oceaniche hanno di solito una composizione basaltica e vi si verificano eruzioni calme sul fondo oceanico I vulcani che si formano sopra le zone di subduzione nelle regioni dove le zolle convergono possono essere di tipo esplosivo molto violento Lungo i bordi dei continenti si sono formate catene vulcaniche come quella delle Ande Le collisioni di crosta oceanica dal canto loro producono archi insulari come quello delle Antille delle Aleutine e delle isole giapponesi Oltre che in queste aree ai bordi delle zolle i vulcani si formano anche negli hot spots punti caldi dentro una zolla come
29. comprendendo anche movimenti lenti che sebbene raramente siano causa di perdita di vite umane possono distruggere costruzioni o interrompere qualsiasi attivit Si verifica una frana quando parte del pendio di un rilievo diviene troppo instabile pet sostenere il suo stesso peso L instabilit generalmente comincia quando le piogge o qualsiasi altro fenomeno apportatore di acqua aumentano il contenuto d acqua di un pendio riducendo la resistenza dei materiali al taglio Terremoti e rumori molto forti sono altre cause di frane Le frane sono numerose dove l erosione pi attiva nell asportare il terreno come lungo i corsi d acqua e lungo le coste ma possono verificarsi anche lontano dalle aree di forte erosione Molti tipi di frane hanno movimenti stagionali o sporadici e possono rimanere in quiete per molti anni Le frane a movimento lento si differenziano dagli scollamenti per avere confini ben delineati con il terreno stabile adiacente Un terreno stabile nel suo stato naturale pu franare dopo l intervento dell uomo Il livellamento del terreno per la costruzione di strade o di altre costruzioni sui fianchi dei rilievi facilita le frane sia per l incisione del pendio che toglie il sostegno ai materiali pi in alto sia per il sovraccaricamento della parte in basso con i materiali scavati Molte frane dannose avvengono dove sono stati alterati i pendii naturali o le condizioni delle acque sotterranee specialmente nelle zone di fra
30. e Da Ta A questo punto sono disponibili tutti gli elementi per calcolare il fattore di riduzione dello spettro di risposta elastico In questa applicazione non sono state considerate le espressioni dei fattori di riduzione previsti dal ATC40 riportati nel Cap 5 perch 197 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura applicabili solo quando lo smorzamento viscoso pari al 5 e perch determinati per spettri di domanda diversi da quelli del nostro territorio Si quindi proceduto alla riduzione degli spettri forniti dall Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 mediante il fattore 7 che pari ad 1 se lo smorzamento viscoso pari al 5 mentre si determina secondo la seguente espressione in tutti gli altri casi 10 n 516 7 19 dove espresso in percentuale Calcolato quindi lo smorzamento equivalente del legame bi lineare ed il conseguente fattore di riduzione dello spettro elastico lineare si determinato il punto di intersezione dello spettro di domanda ridotto con la curva di capacit quando esso era caratterizzato da uno spostamento sufficientemente vicino a quello stimato in partenza si poteva affermare di aver trovato la soluzione se non era cos si assumeva come nuova stima del performance point il punto trovato o una media fra quello trovato e quello iniziale iterando fino a convergenza 7 5 RISULTATI SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE SISMICA
31. 5 1 INTRODUZIONE Nel seguente capitolo vengono illustrate le procedure analitiche per la valutazione del danno e quindi delle prestazioni degli edifici esistenti Il comportamento dinamico di una struttura in campo non lineare pu essere modellato al meglio utilizzando un analisi non lineare dinamica nel dominio del tempo time history analysis Questo approccio per risulta oneroso e spesso impraticabile Sono stati quindi proposti e vengono continuamente perfezionati metodi semplificati costituiti da procedure statiche non lineari che con il rispetto di particolari condizioni riescono a simulare con buona approssimazione il comportamento di una struttura Le analisi lineari in particolare quelle dinamiche forniscono utili indicazioni sul comportamento elastico di una struttura e indicano quali siano i componenti che per primi entrano in campo plastico Esse per non consentono di individuare i successivi meccanismi di collasso e la relativa ridistribuzione delle forze la loro utilizzazione per l analisi delle prestazioni sotto sisma quindi soggetta a restrizioni I metodi statici equivalenti per la valutazione della risposta strutturale sono delle procedure non lineari semplificate in cui il problema della determinazione della massima risposta attesa a fronte di un certo evento sismico viene ricondotto a quello relativo ad un oscillatore semplice reso equivalente al sistema a pi gradi di libert rappresentativo
32. 6 33 8 50 17 8 zona2 7 76 12 1 20 1 zona 3 4 66 6 15 6 7 5 zona3 4 66 7 28 11 7 zona 4 1 554 2 434 3 644 zona4 1 55 2 43 3 64 Anche per i risultati ottenuti mediante Putilizzo delle curve di capacit fornite dal progetto del Risk UE sono state eseguite le elaborazioni considerando gli spettri aventi probabilit di superamento lt 2 in 50 anni ed i risultati sono riportati nelle Tabelle 7 10 e 7 11 rispettivamente per i casi RC3 1L low code e RC1L low code Anche qui nel caso della classe RC3 1L si hanno risultati identici sia per ATC40 che per POPCM 3274 perch lo spettro di domanda interseca lo spettro di capacit nel tratto lineare pertanto non viene mai superata la capacit massima 1 87 cm Nel caso RC1L invece con POPCM e con PATCAO viene superata la capacit massima 9 58 cm in sei casi zona 1 tutti i suoli zona 2 suoli B C E e D zona 3 suolo D Anche nel caso dello SLCO per la tipologia RC1L POPCM risulta pi penalizzante quando dpa lt d e PATCA0 invece pi penalizzante nel caso opposto c max Tab 7 10 Spostamenti richiesti RC3 1L low code ATC40 OPCM n 3274 Amax cm Suolo A B C E Suolo D dmax cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 0 3605 0 4605 0 42 zona 1 0 36 0 46 0 42 zona 2 0 26 0 3309 0 304 zona 2 0 26 0 33 0 30 zona 3 0 16 0 2065 0 18 zona 3 0 16 0 20 0 18 zona 4 0 05 0 076 0 06 zona 4 0 05 0 07 0 06 Tab 7 11 Spostamenti richiesti RC1L low code ATC40 OPCM n 3274 Amax c
33. 7 zona 3 2000 3 56 6 90 zona 3 3 12 4 88 8 06 zona 4 1 044 1 636 2 450 zona4 1 04 1 63 2 45 Considerando invece gli spettri elastici con probabilit di superamento lt 2 in 50 anni i risultati ottenuti mediante l applicazione delle metodologie proposte dall Ordinanza e dal ATC40 sono sintetizzati nelle Tabelle 7 8 e 7 9 rispettivamente per i modelli I e II Si nota qui in riferimento al modello I che la capacit massima 2 35 cm con l applicazione dell ATC40 viene superata in 5 casi zona 1 tutti i suoli zona 2 suoli B C E e D con POPCM viene superata la massima capacit di spostamento negli stessi casi Nel modello II invece la capacit massima 16 2 cm viene superata con PATCA40 in due casi zona 1 e 2 suolo D e con POPCM in tre casi zona 1 suoli B C E e D zona 2 suolo D L OPCM sempre pi penalizzante tranne nel caso della zona 1 suolo D Tab 7 8 Spostamenti richiesti Modello I ATC40 OPCM n 3274 Amax cm Suolo A__ B C E Suolo D dna cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 gt 2 35 gt 2 35 gt 2 35 zona 1 2 84 4 42 7 13 zona 2 1 42 gt 2 35 gt 2 35 zona2 1 80 2 79 4 32 199 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura zona 3 0 55 0 80 0 91 zona 3 0 91 1 17 1702 zona4 0 16 0 21 0 21 zona4 0 30 0 38 0 41 Tab 7 9 Spostamenti richiesti Modello II ATC40 OPCM n 3274 Amax cm Suolo A__B C E suolo D dmax cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 7 50 12 7 33 0 zonai 10 9 17 0 28 5 zona 2
34. Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Tab 3 15 Modificatori dovuti alla vulnerabilit regionale del centro storico e punteggio attribuito Modificator Descrizione Punteggi Sopraelelevazione Eterogeneit strutturale Presidi Antisismici Corpi Aggiunti Rifusioni Archi di controspinta Da valutarsi per ciascun centro Catene storico Barbacani Corpi di intasamento su travi o volte Ringrossi Murari Il diagramma di flusso per la definizione di Vj nel caso di un edificio inserito in un centro storico illustrato in Figura 3 18 Vi indice di vulnerabilit del singolo edificio inserito in un centro storico indice di vulnerabilit tipologico AV fattore di vulnerabilit regionale fattore modificatore di comportamento per il singolo edificio Tipologia costruttiva classe di vulnerabilit Tradizione costruttiva regionale Caratteristiche edificio numero piani altezza presenza piano debole regolarit in pianta regolarit in elevazione stato di manutenzione Vulnerabilit del singolo edificio considerato isolato AVia fattore di influen za dell aggregato A Ves fattore di vulnerabilit del centro storico Influenza aggregato interazione in altezza con edifici adiacenti posizione edificio nell aggregato discontinuit tipologica con edifici adiacenti Tecniche costruttive e modifiche locali del centro storico etero
35. Comprendono l estensione la forma la geologia Paltimetria la temperatura Pesposizione ai venti del bacino imbrifero Di fondamentale importanza il volume d invaso y che esiste in un certo istante in tutta la rete dei canali naturali o artificiali del bacino confluente in una determinata sezione del corso d acqua Dal volume di invaso v che si suppone distribuito uniformemente su tutta la superficie A del bacino si ricava Paltezza d invaso Fattori idrologici Riguardano sostanzialmente le cause delle precipitazioni atmosferiche Viene chiamato coefficiente di riduzione Pil rapporto fra il volume di acqua che durante la pioggia entra nel corso d acqua ed il volume d acqua che cade su tutto il bacino Per tempo di corrivazione s intende invece il tempo impiegato da una particella d acqua che cade in un punto del bacino ad arrivare al corso d acqua Entrambe queste quantit danno un idea della morfologia del bacino Se ad esempio un bacino costituito da terreno assorbente o c vegetazione che trattiene l acqua il coefficiente molto basso mentre il tempo di corrivazione alto Fattori idraulici Riguardano la capacit di portata di tutti i canali e fossi naturali o artificiali presenti nel bacino fino alla sezione considerata lungo il corso d acqua principale Analisi della frequenza delle inondazioni vengono effettuate da studiosi di idrologia ingegneri civili e addetti alla programmazione i qual
36. Danneggiamento all interno dell edificio 185 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 25b III ciclo di carico punto F Danneggiamento all interno dell edificio 186 Capitolo 6 0 8 s cm 1872 kN 0 6 1531 kN 0 4 Ia rs e 1020 kN 0 2 ee SE 170 KN o 1 oco MMT Punto 5 Pulto6 Punto7 Purjo8 0 2 F188 KN 0 4 Do 1583 kN 0 6 a Primo piano I ciclo 2 5 s cm 2501 kN 2446 kN 2 i 2340 kN 1702 kN 1 e 851 KN 0 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 c Primo piano III ciclo fase pre picco 25 s cm 1425 KN 20 Se e e ei 15 1787 KN 10 IA A MMj dqgT d gt gt il lr kN 5 0 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 e Primo piano III ciclo fase post picco 1 5 0 5 1 3 5 2 5 1 5 0 5 25 20 15 10 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura s cm 1872 kN ii EE 1531 KN i _ e 1020 KN e _ ____ ___T_ 170 KN 1_T _ Punto 4 Punto 3 Punto 2 Punto 1 1188 kN m kN b Secondo piano I ciclo s cm 2501 kN 2446 kN O di re 4 1702 kN ee kN Punto 4 Punto 3 Punto 2 Punto 1 d Secondo piano III ciclo fase pre picco s cm 1425 KN A 1787 kN
37. Domanda Sa w Sa Accelerazione Spettrale Sd Spostamento Spettrale Fig 5 6 Richiesta e capacit per la determinazione del performance point Per la determinazione del punto di performance esistono diversi criteri Nel Risk UE si riportano i seguenti tre metodi e General form of capacity spectra e Bi linear representation of capacity spectrum e Eastic perfectly plastic representation of capacity spectrum 5 3 5 1 General form of capacity spectra Tale criterio assume uno spettro di capacit avente forma lineare fino al punto di snervamento e un andamento non lineare nel tratto post snervamento La procedura per la determinazione del punto di performance iterativa si stima un primo punto di prova sullo spettro di capacit che si pu ottenere ad esempio assumendo una eguaglianza fra spostamento spettrale anelastico e lo spostamento che si avrebbe se la struttura rimanesse perfettamente elastica Sd p Sar Fig 5 7 Basandosi sull accelerazione spettrale e sullo spostamento spettrale che definiscono il punto di prova possibile calcolare il fattore di riduzione di resistenza che giustifica gli effetti non lineari A questo punto possibile determinare il corrispondente spettro di domanda anelastico Lo spettro di domanda anelastico interseca lo spettro di capacit nel punto Sd Sa Se lo spostamento all intersezione uguale a quello assunto inizialmente 5d y o si discosta per non pi del 5 da questo valore
38. Il metodo Hazus per ci che concerne la valutazione del rischio connesso con il terremoto utilizza un approccio che fa riferimento al confronto tra capacit e richiesta L obiettivo calcolare la probabilit che una classe di strutture subisca un danno di livello ds leggero moderato esteso o totale La definizione del danno una funzione 64 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario qualitativa che esprime le conseguenze che una struttura danneggiata pu provocare in termini economici e sociali La funzione di fragilit o funzioni di danno di tipo lognormale ed la seguente Plas s in 2 3 3 ds Si Questa funzione esprime la probabilit che si riscontri un certo danno ds a seguito del realizzarsi dello spostamento spettrale p 0 la deviazione standard del logaritmo naturale dello spostamento spettrale dello stato di danno ds Sai la mediana dello spostamento spettrale al quale l edificio giunge ad una certa soglia dello stato di danno ds P la funzione di distribuzione cumulata normale standard Lo spostamento spettrale si ottiene mediante la relazione S S Es 3 4 mentre la mediana S as che deriva da considerazioni strutturali si ottiene considerando P equazione 3 5 Sa Or sas 3 5 Sds Wie in cui e il drift ratio ovvero il rapporto tra lo spostamento orizzontale di interpiano e Valtezza stessa di interpiano la fr
39. N fronti a comune __ Sezione 3 DATI METRICI Altezza massima fuori terra valutata alla gronda m Altezza minima fuori terra valutata alla gronda mi N piani rfici Larghezza stradale fronte ei ei Y piani a superficie principale mi x er Tele SCE i va e l superficie media media coperta uguale Altezza media N piani ad altezza coperta mg interpiano mM media interp uguale Sezione 4 USO da q 6 Propriet HE Totale unit d uso __ __ ol Stato dell edificio __ F finito N non finito e 111 No Conduzione prevalente __ 1 diretta C in costruzione 2 inlocazione totalmente utilizzato parzialmente utilizzato non utilizzato abbandonato Totale unit d uso __ i Sup O N Sup na op Abitazioni occup salt e DN E sti Li po Sup 5i Abitazioni ua 1 Abitazioni Residenza 2 no __ occupate __ __ __ i libere e pal 1 si w 2 no 1 si Att produttive 2 __ 200 Servizi pubblici Denomin edificio 14 LL 1 Unit d uso Intensit d uso fi M Codice Tipo Sup ig IS GE SS E ELLA 208 2081 210 Bacino Utilizzazione Potenziale Di utenza media max ge se EA LI CREA ALL e e 2A A A O L L Periodo di utilizzazione Mesi giorni sA Y A E Al Ela Mal ESE goa ALI LI sL hll EE a O __ gamm S THL al Ls L i lp na E pg Lui gi ALe gi io o LL ii BN i ID aee
40. Research Inst Oakland California Freeman S A J P Nicoletti and J V Tyrell 1975 Evaluations of existing buildings for seismic risk A case study of Puget Sound Naval Shipyard Bremerton Washington Giovanizzi S amp Lagormarsino S 2001 Una metodologia per l analisi di vulnerabilit sismica del costruito Atti del X Convegno Nazionale ANIDIS L Ingegneria sismica in Italia Potenza Giovinazzi S Lagomarsino S 2003 Seismic Risk Analysis a method for the vulnerability assessment of built up areas European Safety and Reliability Conference ESREL 2003 Maastricht The Netherlands Giovinazzi S Balbi A Lagomarsino S 2004 Un modello di vulnerabilit per gli edifici nei centri storici Atti del XI Congresso Nazionale ANIDIS L ingegneria Sismica in Italia Genova Giovinazzi S Lagomarsino S 2004 A macroseismic method for the vulnerabilit assessment of buildings 13 World Conference on Earthquake Engineering Vancouver B C Canada Grimaz S Meroni F Petrini V Tomasoni R Zonno G 1996 II ruolo dei dati di danneggiamento del terremoto del Friuli nello studio di modelli di vulnerabilit sismica degli edifici in muratura Istituto di ricerca sul rischio sismico Milano Grunthal G 1998 European Macroseismic Scale Centre Europeen de G odynamique et de Sismologie Luxembourg Iervolino I Fabbrocino G Manfredi G 2004 Un Metodo per la Analisi di Rischio Sismico a Scala Territoriale Atti de
41. SSC 96 01 Balbi A Lagomarsino S Cortellesi D De Luigi G Eva C Spallarossa D Giovinazzi S Ugolini P 2004 Analisi d i rischio ai fini preventivi e strumenti per la gestione dell emergenza sismica nella regione Liguria Atti del XI Congresso Nazionale ANIDIS L ingegneria Sismica in Italia Genova Benedetti D Petrini V 1984 On seismic vulnerabilit of mansory buildings proposal of an evaluation procedure L industria delle costruzioni 18 66 78 Borri A Speranzini E 2004 Stima della vulnerabilit di edifici di culto a pianta non convenzionale Atti del XI Congresso Nazionale ANIDIS L ingegneria Sismica in Italia Genova Bramerini F Di Pasquale G Orsini A Pugliese A Romeo R Sabetta F 1995 Rischio sismico del territorio italiano Proposta per una metodologia e risultati preliminari Rapporto tecnico del Servizio Sismico Nazionale SSN RT 95 01 Roma Servizio Sismico Nazionale Calvi G M 1999 A Displacement Based Approach for Vulnerability Evaluation of Classes of Buildings Journal of Earthquake Engineering Vol 3 N 3 pp 411 438 Chopra A K and R K Goel 1999 Capacity Demand Diagram Methods For Estimating Seismic Deformation Of Inelastic Structures SDOF Systems Report No PEER 1999 02 Pacific Earthquake Engineering Research Center 72 p CNR GNDT 1994 Seismic Risk for Public Buildings Part I Methodological aspects Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti
42. Tabella 1 6 24 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Tabella 1 6 Alcune delle maggiori catastrofi del 20 secolo connesse con frane 1925 ore Vene pmi O de 1959 Madison Montany Jioo_ Rockslide 13 CONDIZIONI METEOROLOGICHE ESTREME 1 3 1 Inondazioni 1 3 1 1 Definizione e classificazione Un inondazione e l allagamento d un terreno normalmente asciutto provocata dalla crescita e dallo straripamento di un corso d acqua Le inondazioni sono classificate in vario modo a seconda di cause particolari Nelle classificazioni generali pi utilizzate si distinguono le inondazioni costiere dovute ai laghi e ai mari da quelle di origine fluviale Le inondazioni costiere possono essere causate da alte ondate generate dal vento da maree eccezionalmente alte dall abbassamento delle zone costiere e dai maremoti onde marine di origine sismica L inondazione delle coste riveste una particolare importanza in quanto in molti paesi la popolazione abita principalmente lungo di esse Anche se maree di altezza del tutto eccezionale raramente producono di per s danni gravi ed estesi esse possono sensibilmente accrescere il rischio di inondazioni se avvengono in concomitanza di tempeste di entit anche relativamente modesta Le inondazioni dovute ai fiumi hanno una variet di cause Tra quelle naturali sono la pioggia lo scioglimento della neve e le ostruzioni dovute al ghiaccio
43. aggetto o arretrate rispetto alla maglia strutturale Assente Piano debole Diverso dal piano terra con nucleo scala ascensore resistente Al piano terra con nucleo scala ascensore resistente Diverso dal piano terra senza nucleo scala ascensore resistente Al piano terra senza nucleo scala ascensore resistente IRREGOLARITA IN ELEVAZIONE Pilastri tozzi Assenti Per travi a ginocchio o piani sfalsati Per finestre a nastro Altro Fig 3 5 Scheda di secondo livello del GNDT per il rilevamento e la vulnerabilit degli edifici in calcestruzzo armato GNDT 1994 62 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Le definizioni utilizzate per l indice di danno de Pindice di vulnerabilit I introducono molte limitazioni all utilizzo di questa metodologia L indice di vulnerabilit definito in forma scalare e non consente di tenere conto delle differenze di risposta dell edificio in funzione della direzione prevalente della sollecitazione la direzionalit dell azione pu avere una certa importanza quando si esaminano casi reali per stabilite correlazioni tra entit delle azioni e danni provocati Un limite ancora pi importante legato all aver trascurato nella definizione dell indice di vulnerabilit gli effetti dell interazione tra l edificio e le costruzioni adiacenti in altri termini l indice di vulnerabilit rappresenta una specie di misura intrinseca riferita ad una con
44. causa di perdita di vite umane Certamente l entit di una catastrofe naturale non dipende solo dalla furia degli elementi ma anche da fattori di rilevanza umana quali ad esempio le tecniche di costruzione o la qualit delle misure di prevenzione nella regione interessata Per questo motivo per determinare l impatto che i futuri terremoti potrebbero avere sulle costruzioni presenti in una determinata regione si fa riferimento alla valutazione del rischio sismico che richiede un analisi separata di tre componenti di base la pericolosit la vulnerabilit e P esposizione la cui convoluzione definisce il rischio Il rischio sismico in un certo intervallo temporale rappresenta la previsione delle perdite sociali ed economiche attese a seguito del verificarsi di un evento sismico stimato per l area di riferimento durante tale intervallo temporale Seguendo tale approccio la pericolosit o hazard esprime la probabilit che si verifichi un processo fisico o un evento capace di causare delle perdite di vite umane o di beni la vulnerabilit esprime la quantit di risorse suscettibili di essere persi in relazione all evento l esposizione rappresenta il valore delle risorse a rischio Definito cos il rischio intuibile che il verificarsi di un evento catastrofico nel deserto ad esempio comporta un rischio praticamente nullo visto che sono pressoch nulli i beni a rischio esposizione Nel caso de
45. chiamate anche shallow water waves onde d acqua bassa in quanto la loro lunghezza d onda di gran lunga maggiore della profondit dell acqua in cui si sviluppano sono la loro modesta ampiezza altezza rispetto al piano medio della superficie marina e l elevata velocit con la quale si propagano in mare aperto La velocit v di propagazione delle shallow water waves data dalla formula v y8g d 1 1 in cui d la profondit dell acqua in quel punto e g l accelerazione di gravit 9 8 m sec Un semplice calcolo impiegando questa formula ci permette di trovare che 12 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici per esempio in un oceano caratterizzato da una profondit di 4000 metri quale pu essere l Oceano Pacifico un onda di tsunami si pu propagare alla velocit di oltre 710 km h Si diceva che il secondo aspetto che caratterizza queste onde la loro ridotta ampiezza il cui valore tipicamente dell ordine di un metro Questa particolarit fa s che esse risultino praticamente invisibili per qualsiasi imbarcazione che le incroci in mare aperto L estrema pericolosit di questo fenomeno pu essere meglio compresa introducendo alcune considerazioni riguardanti l energia trasportata dal moto ondoso Il tasso di perdita di energia di un onda strettamente correlato all inverso della sua lunghezza d onda e questo comporta che la propagazione di un onda di tsunami avvenga con
46. collasso A ciascuna area geografica si associa un livello di progettazione secondo il criterio per cui nelle zone a pi alta sismicit c l applicazione dei codici pi avanzati per la progettazione sismica per quelle strutture di pi recente costruzione in generale pi si va indietro nel tempo pi la qualit della progettazione scende Pre Code sono tutti quegli edifici progettati in assenza di norme sismiche Low Code sono invece quegli edifici progettati con unico e arbitrario taglio alla base e coefficiente sismico senza appropriate regole e dettagli strutturali Per Moderate Code si intendono quegli edifici che non rientrano nella categoria dei Low Code o High Code mentre questi ultimi hanno un livello di progettazione sismica confrontabile con quello definito nell Eurocodice 8 WP1 Risk UE Definita quindi la classe di appartenenza dell edificio esaminato determinato il tipo di codice normativo utilizzato nella progettazione High Code Moderate Code Low Code Pre Code sono noti i parametri del modello di fragilit Sa ds 0 ed cos possibile tracciare la curva di fragilit mediante la 5 11 per tutti e quattro gli stati di danno slight moderate estensive complete 2 66 I parametri del modello ottenuti rd l approccio analitico per i diversi codici normativi Pre Code Low Code Moderate Code High Code ed i quattro stati di danno slight moderate extensive complet
47. condizioni degli elementi costruttivi al secondo piano non presentavano rispetto alle osservazioni fatte in seguito dei primi due cicli di carico rilevanti evoluzioni intermini di quadro fessurativo Un quadro riassuntivo delle prevalenti tipologie di meccanismi de collasso riscontrate nei pannelli murari e nei pilastri riportato nelle Figure 6 24a e 6 24c rispettivamente per gli elementi appartenenti al prospetto Ovest ed Est Le misure delle componenti di spostamento orizzontali nella direzione di prova effettuate nei diversi punti di misura sono riportate per i due impalcati nelle Figure 6 262 6 26c ed 6 26e per il primo piano e nelle Figure 6 26b 6 26d ed 6 26f per il secondo Attraverso Pesame di tali Figure possibile seguire l evoluzione della deformata degli impalcati nelle sue fasi salienti In particolare due principali osservazioni possono essere fatte Per tutti i livelli di spostamento la deformazione laterale della struttura accompagnata da una rotazione torsionale a causa della quale la zona Est dell edificio ha subito maggiori spostamenti laterali Le rotazioni risultano in assoluto modeste In particolare le rotazioni massime degli impalcati per il secondo piano erano di 0 0009 rad I ciclo e 0 00110 rad III ciclo e per il primo piano erano pari a 0 0011 rad I ciclo e 0 00109 rad III ciclo Se per si rapportano 1 massimi spostamenti differenziali allo spostamento medio si riscontra che tale rappo
48. cui l edificio in grado di resistere prima del collasso Vengono quindi discussi in questo capitolo in maniera critica i risultati ottenuti facendo un confronto tra i modelli adottati modello I e modello II e tra le metodologie applicate OPCM n 3274 e ATC40 7 2 CAPACIT SISMICA DELL EDIFICIO IN OGGETTO 7 2 1 Ipotesi Dall analisi sperimentale si determinata la curva di pushover Di questa curva si fatto l inviluppo e si sono poi considerati per le successive analisi due diversi modelli Modello I che tiene conto del massimo contributo della tamponatura e quindi di un comportamento isteretico scadente per questo modello stata considerata come curva di capacit l inviluppo della curva sperimentale fino alla massima capacit portante nell applicazione dell A TC40 si considerato un comportamento strutturale di tipo C Modello II rappresentativo di un edificio costituito dal solo telaio in c a e perci si considerata una rigidezza pari a quella secante allo scarico ed una resistenza pari a quella residua in modo da considerare un contributo minimo della tamponatura ed un 189 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura comportamento isteretico medio nell applicazione dell ATC40 si considerato un comportamento strutturale di tipo B In Figura 7 1 riportata la curva di capacit sperimentale la curva relativa al modello I e quella relativa al modello II 300
49. dei disastri naturali e antropici principio di base spiega le alte velocit di rotazione in prossimit del centro dell uragano L aria che si solleva a spirale verso il centro nelle pareti dell occhio gira verso l esterno nella troposfera superiore circa 15 Km s l m Quando l aria si allontana dal centro la sua rotazione antioraria in accordo con la conservazione del momento angolare 300 Km circa dal centro l aria prende una circolazione anticiclonica oraria Gli uragani si spostano con una velocit tipica di 25 Km h ma alcuni possono raggiungere una velocit doppia e altri restare fermi sullo stesso luogo per parecchi giorni Il percorso tipico alle basse latitudini va da est verso ovest Quando gli uragani si avvicinano alla terraferma cominciano di solito a spostarsi verso nord Quando giungono a latitudini pi alte e subiscono l influenza delle correnti occidentali di solito girano verso nord est spesso evitando i continenti Questo girare da nord ovest a nord est scaldandosi viene chiamato traiettoria ricurva 1 3 2 4 Sistemi di sorveglianza Fin dal 1944 quando divenne comune il riconoscimento degli uragani dall aereo la scoperta degli uragani si basava soltanto sui bollettini di superficie di stazioni di rilevamento terrestri o navali e alcuni non furono con probabilit nemmeno rilevati Sebbene il riconoscimento dall aereo abbia aumentato considerevolmente la capacit di scoprire e seguire i temporali tropi
50. del patrimonio edilizio italiano risalente agli inizi anni 80 anche l edificio oggetto di studio stato progettato per soli carichi verticali e quindi in assenza delle opportune regole sismiche previste dalla normativa vigente per ridurre la vulnerabilit ai terremoti La mancanza di adeguati dettagli costruttivi e di una appropriata gerarchia delle resistenze tra gli elementi strutturali conduce ad un comportamento sismico globale non soddisfacente con formazione di un meccanismo di collasso di tipo fragile a travi forti e pilastri deboli La tipologia costruttiva con telai portanti prevalentemente orientati in una direzione all epoca era molto diffusa infatti permetteva di ridurre i costi di semplificare la realizzazione e di avere la massima libert di organizzazione degli spazi interni relegando le travi emergenti al perimetro dell edificio ed agli allineamenti coincidenti con i corridoi 6 2 1 Carichi agenti L analisi dei carichi stata condotta non solo sulla base delle indicazioni degli elaborati grafici di progetto ma anche sull accertamento diretto della presenza di determinate tipologie edilizie riscontrate nei suddetti elaborati In seguito a tale analisi sono stati ottenuti i seguenti carichi unitari solaio primo piano 690 Kg m solaio copertura 492 Kg m scala 960 Kg m pareti esterne 240 Kg m Partendo da questi carichi unitari ed ipotizzando di applicare tutta la massa gra
51. dell azione sismica i macroelementi coincidono in genere con gli elementi architettonici della fabbrica facciata abside arco trionfale campanile cupola ecc La metodologia del GNDT si serve di alcune schede che mirano al riconoscimento di macroelementi costituenti la chiesa Lo strumento scheda si presta bene alla fase di acquisizione dei dati relativi a tali edifici purch la sua compilazione non necessiti di particolari competenze tecniche Le schede di vulnerabilit per il rilievo del danno sismico si basano sui meccanismi di danno possibili in ciascun elemento della chiesa e permettono di attribuire le lesioni e le deformazioni ad un particolare cinematismo fornendo una prima interpretazione del funzionamento della struttura e individuando le carenze della fabbrica responsabili della sua vulnerabilit attraverso l analisi di un certo numero di meccanismi di collasso Il meccanismo di danno rappresenta la ricostruzione schematica del cinematismo di parti del macroelemento e degli spostamenti relativi Anche per i meccanismi di danno occorre individuare in base all analisi dei quadri fessurativi riscontrati nel campione di chiese esaminato i meccanismi elementari Il meccanismo unitario o semplice nel caso in cui l intero processo di dissesto sia legato all evoluzione di un solo meccanismo mentre composito se costituito da un meccanismo principale cio che interessa la struttura nel suo insieme e da uno o
52. della matrice ed il numero di piani danneggiati omogeneamente viene caricato nell ultima colonna della matrice Sulla base dei dati descritti nella sezione 8 e associando ai livelli di danno A B C D F rispettivamente i valori numerici 0 0 2 0 4 0 6 1 si costruisce per ogni piano componente Pindice di danno D l E D E L M con 0 lt D lt 1 3 1 dove M il massimo livello di danno osservato L il danno pi frequente ed E rappresenta la sua estensione espressa su ogni piano dell edificio in 10 intervalli percentuali codificati tra 0 lt 10 e 9 gt 90 In Figura 3 3 riportato a titolo di esempio una parte della scheda GNDT per il rilevamento dell esposizione e della vulnerabilit degli edifici sezione 8 Se si considera la matrice per le strutture verticali volendo esaminare quanto espresso nelle caselle con codice 308 si evince che il massimo livello di danno M osservato del tipo E cio danno gravissimo mentre il danno pi frequente L del tipo D danno grave con una estensione E pari a 3 30 40 L indice di danno per l intero edificio d si ottiene in base alla relazione Angeletti 1984 Angeletti et al 1988 d gt S F D 3 2 ij dove F sono pesi proporzionali al volume o alla superficie del piano j esimo ed sono pesi proporzionali all incidenza economica della componente i esima Sezione ESTENSIONE E LIVELLO DEL DANNO Evento in data os sl7 e Este
53. di smorzamento viscoso equivalente diverso da 5 77 1 per 5 essendo espresso in percentuale Anche in questo caso si tenuto conto di tutti i tipi di suolo al fine di ottenere risultati pi generalizzabili 192 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura NelPanalisi eseguita per la determinazione degli spettri di domanda si assunto un valore dello smorzamento viscoso pari al 2 sia perch questo valore quello effettivamente ricavato dall analisi sperimentale eseguita sia per tener conto del contributo dissipativo delle tamponature delle tramezzature e di tutto ci che non appartiene al modello strutturale gi valutati in qualche modo nel momento in cui stata utilizzata la curva di capacit sperimentale In tal caso il fattore n si calcola nel seguente modo con pari a 2 espresso in percentuale quindi risulta 77 1 2 140 S5 6 I valori di Tx To Tp ed da assumere per le componenti orizzontali del moto e per le categorie di suolo di fondazione definite sono riportati in Tabella 7 1 Tabella 7 1 Parametri dello spettro di risposta A 1 0 0 15 0 40 24 0 E ora possibile definire lo spettro di risposta per i tre livelli di stati limite considerati SLCO SLDS SLDL e per i diversi tipi di suolo In particolare lo spettro relativo allo stato limite di DS quello elastico adottato per gli edifici di nuova concezione mentre lo spettro relativo agli stati
54. dovrebbero essere residenti su un server centrale collegato in rete con una serie di possibili utenti Il modello concettuale del GIS prevede eche vengano acquisiti dati eche vengano effettuate elaborazioni eche vengano fornite rappresentazioni tematiche 2 3 1 1 Acquisizione dati Il modello concettuale del GIS prevede che vengano acquisiti i seguenti dati a Dati di conoscenza del territorio consistenti in cartograf a tecnica in formato vettoriale o raster cartografia tematica terreno digitale ortofoto b Rete viaria in formato vettoriale c Rete delle linee elettriche di alta tensione in formato vettoriale d Infrastrutture rappresentate come entit vettoriali di tipo puntuale e Dati descrittivi della rete viaria delle linee elettriche e delle infrastrutture f magnitudo e coordinate epicentrali di un fenomeno sismico g la mappa della pericolosit sismica a scala nazionale 2 3 1 2 Elaborazioni Il modello concettuale del GIS prevede che vengano effettuate le seguenti elaborazioni a calcolo degli effetti di sito relativi ad un fenomeno sismico di magnitudo e coordinate epicentrali dati per un qualsiasi punto del territorio tale calcolo verr effettuato in modo pi o meno raffinato a seconda dei dati che verranno forniti dagli altri task Come ipotesi minimale l effetto di sito in un generico punto P che sia posto a una distanza epicentrale R di un sisma di magnitudo M sar calcol
55. em RCIL RCIM se RUIM AUTH RC4 IM ma fu fe pri 0 808 AA Rom fam ss ICI AT 0 631 C3 2M AUTH C3 2H 2 26 RCAL RC4M RC4H E BIM Institution ar fa ds oss ss EA eme o AAA r or woe f a poe poes S o va m o e EA Nell ambito del progetto Risk UE sono stati sviluppati analiticamente i parametri del modello di fragilit S 4 4 0 per le classi di edifici costituenti la BTM in cui stato rappresentato il costruito prevalente europeo Le classi di edifici della BTM sono definite in base alla tipologia strutturale materiali sistema resistente ecc in particolare si fa riferimento a 23 categorie tipologiche della suddivise ulteriormente in base all altezza ed in funzione dei codici sismici in cui sono 128 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit state presumibilmente progettate In questo ambito esistono 4 classi High Code Moderate Code Low Code Pre Code che esprimono la qualit della struttura in relazione alla performance sismica necessaria Tab 5 2 Descrizione degli stati di danno Grado di danno Etichetta del livello di danno i Nene i Nene N Neasmdamo Neasmdamo Slight Danno da trascurabile a leggero Danno strutturale leggero Moderate danno non strutturale moderato Danno strutturale 3 Estensive moderato danno non strutturale grave Grave danno strutturale 4 Complete totale 0 parziale
56. funzione della sismicit della zona e tengono conto anche degli effetti di amplificazione locali fanno inoltre riferimento a un evento sismico con probabilit di eccedenza del 5 in 50 anni MCE I fattori di riduzione SR e SR sono limitati inferiormente in funzione del comportamento strutturale come indicato in Tab 5 9 Tab 5 9 Limitazione dei fattori di riduzione Tipo di comportamento strutturale SR SRy Definiti i punti di coordinate a d e a d possibile calcolare 6 mediante Pequazione 5 40 Noto 6 e definito il tipo di comportamento strutturale dell edificio in esame possibile mediante la Tabella 5 8 definire il fattore di riduzione X o la sua espressione per calcolarlo Infine calcolato possibile determinare 6 mediante la 5 42 e quindi dalle espressioni 5 43 e 5 44 calcolo i fattori di riduzione SR relativo all intervallo dello spettro di domanda con accelerazione costante ed SR relativo all intervallo dello spettro di domanda con velocit costante Occorrer verificare se questi valori sono maggiori o uguali di quelli riportati in T ab 5 9 In Tabella 5 10 sono riportati a titolo di esempio i fattori di riduzione calcolati per i tre tipi di comportamento strutturale definiti nel A TC40 per i valori di P fissati pari allo 0 al 5 15 25 35 e maggiore o uguale del 45 5 4 5 Calcolo del Performance Point Nell ATC 40 vengono esaminate tre diverse procedure per il calcolo del p
57. gravit durante quei pochi secondi per cui dura il terremoto I terremoti causano anche danni indiretti attraverso frane incendi e crolli di dighe Quelli che hanno luogo sotto o nei pressi dell oceano possono inoltre causare ondate di marea pi propriamente chiamate maremoti o onde marine sismiche Alte fino a 15 m queste onde possono attraversare un oceano in poche ore provocando notevoli danni anche sui litorali molto distanti dall epicentro del terremoto Il mezzo pi efficace per ridurre la portata delle distruzioni consiste in un programma di riduzione del rischio Questo metodo riconosce l inevitabilit dei terremoti e tenta di ridurre il loro effetto in aree densamente popolate Ai due requisiti principali capacit di riconoscere le zone ad alto rischio sismico e capacit di progettare strutture che siano in grado di resistere alle scosse viene fatto fronte combinando insieme la moderna esplorazione geologica con la storia attraverso la stesura di registrazioni della sismicit e con lo sviluppo della scienza della sismologia e dell ingegneria sismica Vengono stesi regolamenti e ordinanze specifici per l edilizia nelle zone sismiche in modo da poter assicurare alle strutture delle zone soggette a terremoti di sopportare il quantitativo di scosse previsto Generalmente un terremoto preceduto da accumulo di tensione e indebolimento della roccia questi fattori sono misurabili e se rilevati in tempo sufficiente possono da
58. in calcestruzzo armato presentata in Figura 6 9 mentre alcuni particolari costruttivi relativi alle tramezzature interne ed alle tompagnature esterne sono forniti nella Figura 6 10 L edificio realizzato in calcestruzzo armato con telai disposti prevalentemente nella direzione del lato lungo I solai sono di tipo latero cementizio gettato in opera con spessore pari a 24 cm quota 5 10m e 22 cm quota 9 45m Nei due impalcati inoltre presente un travetto di ripartizione di larghezza pari a 15 cm I pilastri disposti su 3 file longitudinali sono in numero di 17 per piano ed hanno tutti forma quadrata con lato di 30 cm La tipologia della scala interna costituita da due rampe a soletta rampante con spessore della soletta pari a 15 cm mentre i gradini sono riportati in calcestruzzo magro I pianerottoli di riposo e di arrivo sono realizzati con un solaio in calcestruzzo di spessore h 15 cm I gradini in numero di 11 per ogni rampa presentano alzata a 18 cm e pedata p 30 cm La larghezza della rampa pari a 92 cm Le fondazioni sono di tipo diretto a travi rovesce disposte nella direzione dei telai perimetrali La muratura perimetrale Fig 6 10 si compone di una fodera interna costituita da blocchi di calcestruzzo e lapillo spessore 10cm e da una fodera esterna di mattoni semipieni spessore 12cm Tra le due fodere presente una camera d aria di 5 cm di spessore La muratura interna Fig 6 10
59. in modo da rappresentare la distribuzione di forze di inerzia derivante dal modo fondamentale di vibrazione primo modo assumendo che esso sia predominante Questa assunzione generalmente ben approssimata per edifici con periodi fondamentali fino ad un secondo mentre pet strutture pi flessibili occorre considerare anche i modi di vibrazione superiori Inoltre qualora nel corso dell analisi si dovessero verificare meccanismi di danneggiamento molto localizzati pu essere opportuno adottare distribuzioni congruenti con essi ad esempio l innesco di un piano debole al livello pi basso di un edificio pu portare a considerare una distribuzione uniforme sull altezza La procedura in linea di principio richiederebbe l uso di una codice di calcolo non lineare ma pu anche essere approssimata da una serie di analisi elastiche sequenziali sovrapposte ed proprio questo metodo che suggerito con diverse varianti nel ATC 40 e nelle FEMA 273 per consentire una maggiore speditivit ed anche per ridurre i possibili scarti nei risultati In questo caso il modello matematico della struttura pi precisamente la matrice di rigidezza viene continuamente aggiornato per tener conto della riduzione di rigidezza degli elementi che entrano in campo plastico La capacit di una struttura pertanto rappresentata mediante una curva che ha come grandezze di riferimento il taglio alla base M normalizzato rispetto alla massa d
60. la risposta di tutti i possibili sistemi lineari ad un grado di libert SDOF per un particolare terremoto Generalmente tale spettro ottenuto per un fattore di smorzamento del 5 rappresentativo della maggior parte delle strutture 1 0 05 Tale curva ha come grandezze di riferimento il periodo 1 e la pseudo accelerazione spettrale elastica 5 Per la costruzione dello spettro di domanda si eseguono i seguenti passi e si determina lo spettro di domanda elastico per un sito specifico per un fattore di smorzamento del 5 per edifici che hanno smorzamento diverso dal 5 o si fa un nuovo spettro elastico calcolato considerando un appropriato rapporto di smorzamento o si modifica lo spettro di domanda al 5 di smorzamento e si converte lo spettro di domanda elastico in formato AD che riporta in ascisse lo spostamento spettrale ed in ordinate la pseudo accelerazione spettrale elastica 5 e a partire dallo spettro di domanda elastico in formato AD si ottiene lo spettro di domanda anelastico per tener conto della non linearit della risposta strutturale Per definire la richiesta elastica possono essere utilizzati diversi spettri aventi forma diversa Lo spettro pi usato quello di Newmark Hall questo individua tre regioni una ad accelerazione costante T lt T lt Te una a velocit costante I lt T lt Tp ed una a spostamento costante T gt Tp 5 3 METODOLOGIA ADOTTATA NEL RISK UE Nel progetto de
61. le interrelazioni esistenti tra pericolosit vulnerabilit ed esposizione e viene trattata l analisi della vulnerabilit mediante uno strumento informatico che consente di archiviare analizzare rappresentare e interrogare dati geografici il GIS Sistema Geografico Informatizzato Nel capitolo III vengono analizzate alcune metodologie per la valutazione della vulnerabilit sismica del costruito ordinario vengono trattate le metodologie di I e II livello del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti il metodo Hazus utilizzato negli Stati Uniti per la valutazione delle potenziali perdite provocate da terremoto inondazioni e uragani ed infine la metodologia proposta nell ambito del progetto europeo Risk Ue denominato An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns per la riduzione delle perdite provocate dal terremoto e per la generazione di piani d azione per la mitigazione del rischio sismico Nel capitolo IV si trattano le stesse metodologie di analisi della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali con particolare riferimento alle chiese In questo capitolo dopo aver definito quali sono le costruzioni che si possono considerare storiche o monumentali si analizzano le metodologia speditiva del GNDT e la proposta di Introduzione Lagomarsino Lagomarsino et al 2001 basate sull utilizzo di schede di rilievo e sull interpretazione dei meccanismi di collasso d
62. limite di DL e di CO si ottiene rispettivamente riducendo le accelerazioni di ancoraggio dello spettro elastico secondo un fattore pari a 2 5 e incrementandole per un fattore pari a 1 5 Nelle elaborazioni eseguite sono stati considerati prima gli spettri con probabilit di superamento lt 10 in 50 anni SLDS e poi quelli con probabilit di superamento lt 2 in 50 anni SLCO Infine solo per l edificio di Bagnoli appartenente alla zona sismica 2 ed edificato su un tipo di suolo appartenente alla categoria B C E definita dall ordinanza si eseguita una analisi allo SLDL 7 4 DEFINIZIONE DELLA PERFORMANCE 7 4 1 Applicazione dell OPCM 3274 Tale metodo non richiede la conversione nel piano ADRS ma impone che la curva di risposta sia schematizzata come una bilatera elastica perfettamente plastica Il metodo proposto si articola nei seguenti passi e determinazione di un legame forza spostamento generalizzato tra la risultante delle forze applicate taglio alla base F e lo spostamento d di un punto di controllo usualmente scelto come il baricentro delPultimo piano e definizione delle caratteristiche di un sistema ad un grado di libert SDOF equivalente alla struttura oggetto di studio a comportamento bi lineare elasto plastico equivalente 195 Capitolo 7 Ur applicazione agli edifici in c a con tamponatura e valutazione della risposta massima in spostamento di tale sistema con utilizzo dello spettro di ris
63. lt 15 h gt 15 sistemi duali telai e pareti di taglio h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 pareti in c a prefabbricato h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 telai con pareti di taglio in c a h lt 6 prefabbricato z 6 lt h lt 15 h gt 15 Strutture in acciaio o telai a nodi rigidi h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 telai controventati h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 telai in acciaio con pannelli murari di tamponatura non rinforzata h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 telai in acciaio con muri di taglio in cls gettato in opera h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 acciaio e sistemi compositi in c a h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 Strutture in legno EZ h lt 6 basso 6 lt h lt 15 medio 69 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario M3 2 Muratura portante non armata con volte in muratura Sono edifici con muratura portante non armata con volte in muratura Le volte in muratura sono sostenute direttamente dalla muratura armata portante o indirettamente attraverso archi in muratura Nella maggior parte dei casi questa tipologia strutturale si incontra negli edifici religiosi In generale la vulnerabilit legata al numero ed alle dimensioni delle aperture Grosse aperture piccoli maschi murari cos come pareti molto distanziate a causa di ampi locali contribuiscono ad incrementare la vulnerabilit M3 3 Muratura portante non armata con solai composti di acciaio e muratura Sono edifici con muratura portante non armata con so
64. mattoni pieni o multifori Muratura mattoni forati Pareti calcestruzzo non armato Pareti calcestruzzo armato Telai di c a non tamponati Telai di c a con tamponature deboli Telai di c a con tamponature consistenti Ossatura metallica Miste RS EEE ASI ESITI STE Struttura appoggiata in legno Struttura a sbalzo in legno Struttura appoggiata in acciaio Struttura a sbalzo in acciaio Struttura appoggiata in pietra o laterizio Struttura a sbalzo in pietra o laterizio Volta appoggiata in muratura Volta a sbalzo in muratura Struttura appoggiata in c a Struttura a sbalzo inc a Strutture verticali lt lt CANONDODOZ ET ITOTMOOO gt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tipologia strutturale prevalente sa ace jaio altro Sezione 8 ESTENSIONE E LIVELLO DEL DANNO pira 1 si Danni a impianti2 no __ Evento in data M livello danno max rilevato E estensione danno pi diffuso L livello danno pi diffuso Livello del danno Nessun danno Danno lieve Danno medio Danno grave Danno gravissimo Danno totale 1 sisma 2 altro Strutture orizzontali r O IONMO0Om CANDOTOZZ 307 Legno Legno con catene Putrelle e voltine o tavelloni Putrelle e voltine o tavelloni con catene Laterocemento o solette in c a Volte senza catene Volte con catene Miste volte solai Miste volte solai con catene Legno spingente Legno poco spingente vedi manuale Legno a spinta eliminata o
65. pari a VI Inoltre risulta vaga per l utilizzo dei termini linguistici fem many e znosti 75 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Tabella 3 3 Matrici di probabilit di danno per le classi di vulnerabilit della EMS 98 Grunthal 1998 Damage Intensity y E MTI E A a E DT ra ATI N I IS TA i e e e any EA Most xa xm J Class C meem apa IO sp Intensity Y JJ vi few wr Few vii Many Few ooo dx May Few xp Many Few xa May 2 Class B DT RS _ Many Man Few y F E A Var my rea xp po Y ost amp Class D PPpp Intensity COSIO CEE EE T edi PER E A via ew om Lewl __ tx Many Few x Ma Few xo many Few aa Most Class F AY pop py _ Aa vi py i di EA EA E EA AENA x few x Many Few xa __ mer y vi Damage Intensity Tali descrizioni sono state completate e tradotte in termini numerici utilizzando un approccio Probabilistico Fuzzy al fine di ottenere delle DPM Damage Probability Matrix Tali matrici esprimono una correlazione statistica tra l intensit macrosismica ed il danno apparente in particolare esse esprimono la probabilit per una costruzione appartenente ad una certa classe di vulnerabilit di soffrire un certo livello di danno pet un
66. pi completi per ci che riguarda gli edifici considera varie tecniche classificandole in dirette indirette convenzionali ed ibride Corsanego e Petrini 1990 Le tecniche dirette sono ulteriormente suddivise in pologiche e meccaniche mentre le tecniche indirette possono essere pensate come una evoluzione delle tecniche convenzionali Le tecniche ibride combinano elementi di due o pi delle tecniche citate Le tecniche dirette tibologiche sono usualmente basate su esperimenti di terremoti reali i cui dati vengono elaborati mediante procedure statistiche per ottenere matrici di probabilit di danno per un limitato numero di categorie di costruzioni il danno normalmente riferito al danno apparente La loro applicazione richiede un censimento che permetta di classificare le costruzioni secondo 1 tipi predefiniti Le tecniche dirette meccaniche sono basate su esperimenti virtuali numerici effettuati su una singola costruzione o su una categoria di costruzioni I dati vengono elaborati mediante procedure statistiche il cui risultato consiste nella determinazione del livello di danno per una singola costruzione o per una singola categoria L applicazione delle tecniche meccaniche richiede una catalogazione delle costruzioni che includa le loro caratteristiche meccaniche o che individui la tipologia strutturale di ciascuna costruzione Le tecniche convenzionali sono basate su esperimenti virtuali di esperti con elaborazioni stati
67. resistente all erosione sopra il detrito dovuto all esplosione e forma coni vulcanici con fianchi a gradino e resistenti L altopiano di lava basaltica Fig 1 6 si forma in maniera simile a quello a scudo qui la lava viene eruttata attraverso le fessure della superficie e si estende su un area di diverse centinaia di chilometri quadrati Generalmente diversi strati di lava si accumulano uno sull altro ciascuno dello spessore di 5 15 cm L altopiano di basalto pu cambiare totalmente la morfologia del territorio circostante Nel passato si sono verificate sulla Terra grandi eruzioni di lava estremamente fluida da estesi sistemi di fessure Queste serie di eruzioni formarono vasti plateau di lava 17 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici basaltica Il plateau del Deccan in India si estende per 260 000 Km e quello Columbia nell Oregon USA si estende all incirca per 130 000 Km Durante il periodo storico non sono mai state osservate eruzioni cos vaste Tuttavia nelle dorsali medio oceaniche si formano attualmente accumuli di lava basaltica anche pi grandi Se il magma molto viscoso in rapporto al suo alto contenuto di acido silicico questo non riesce ad essere espulso e quindi in questo caso si ha una eruzione esplosiva che fa fuoriuscire materiale sciolto come la pomice ceneri vulcaniche e grumi di lava Eruziom di questo tipo possono seppellire intere distese di terreno sott
68. rielaborazione quella di porte maggior attenzione al rilievo dei particolari costruttivi che giocano un ruolo fondamentale sul comportamento sismico di tali strutture Sia la metodologia GNDT sia la proposta migliorativa di Lagomarsino et al 2001 sono metodologie speditive che si fondano sul riconoscimento delle caratteristiche del quadro fessurativo presente correlato ad una interpretazione in termini di meccanismi di collasso A tal fine raccogliendo le esperienze maturate sul campo dall osservazione diretta di diverse casistiche di danneggiamento sismico nell ambito di tali approcci sono stati messi a punto degli abachi sintetici di riferimento nei quali per i diversi elementi strutturali si riportano i tipi di danno solitamente riscontrabili a vista danno osservato o danno apparente per i singoli elementi Una delle pi recenti metodologie che a differenza delle precedenti prevede solo un livello di tipo speditivo stata sviluppata nell ambito del progetto Risk UE denominato An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns La metodologia organizzata in tre livelli a livello 1 basato solo su studi tipologici e su vulnerabilit osservate b livello 2 secondo il quale si analizza una singola parte della fabbrica caratterizzata da un comportamento unitario nei riguardi dell azione sismica detta macroelemento e mediante modelli meccanici semplificati adatti alla
69. sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Spectral Acceleration E d ip spectral Displacement Fig 5 10 Stima della accelerazione spettrale 5 4 2 Stima dello smorzamento e riduzione dello spettro elastico Lo smorzamento equivalente che si manifesta quando il sisma fa oscillare oltre il limite elastico una struttura pu essere considerato come somma del contributo viscoso e di quello isteretico Bo Po 0 05 5 38 smorzamento viscoso equivalente a quello isteretico 0 05 smorzamento viscoso proprio della struttura considerato pari al 5 Lo smorzamento isteretico bp legato all energia dissipata dalla struttura proporzionale all area racchiusa dai cicli d isteresi rappresentati in un riferimento che abbia come componenti la forza sismica taglio alla base e lo spostamento strutturale Tale smorzamento pu essere calcolato mediante la seguente relazione Chopra 1995 E Bo e 5 39 4r Eso Pe Ep Energia dissipata a causa dello smorzamento isteretico E Energia elastica relativa alla massima deformazione Sviluppando equivalenza dell energia dissipata da un oscillatore dotato di smorzamento viscoso e quella sviluppata da un oscillatore a comportamento elasto plastico incrudente si perviene all espressione dello smorzamento viscoso equivalente lo smorzamento espresso in percentuale ed calcolato in funzione dei punti critici della rappresentazione bi linea
70. sismica del costruito ordinario Tab 3 5 Attribuzione delle classi di vulnerabilit alle diverse tipologie costruttive secondo la definizione fuzzy Giovinazzi Lagomarsino 2004 Typologies Building type Vulnerability Classes MI A B C _ D Rubble stone Adobe earth bricks Simple stone Massive stone Unreinforced M old bricks Unreinforced M with r c floors Reinforced or confined masonry o Reinforced Concrete Frame in r c without E R D Frame in r c moderate E R D Frame in r c high E R D Shear walls without E R D E Shear walls moderate E R D IC Shear walls high E R D Stell Steel structures ee Tiber W__ Timber structures E MW Situations I Most probable class MPossible class M Unlikely class exceptional cases E cos possibile definire la funzione di appartenenza di ciascun tipo di costruzione come una combinazione lineare delle funzioni di appartenenza delle classi di vulnerabilit ciascuno considerato con il proprio grado di appartenenza Ad esempio la funzione di appartenenza di edifici in muratura M4 cos definita dall equazione 3 11 Xua Vi Xe V 0 6073 V 0 27 p V 3 11 Nella Figura 3 11 diagrammata la funzione Xy4 V per la muratura M4 Vulnerability Index V 0 02 0 06 0 14 0 22 0 3 0 38 0 46 0 54 0 62 07 0 78 0 86 0 94 1 02 Membership Function y T T T T T T min n max VI BTM VI BTM VI BTM VI BTM V
71. sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 19b III ciclo di carico punto B Danneggiamento pareti lato Est 172 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 20a II ciclo di carico punto B Danneggiamento all interno dell edificio 173 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 20b III ciclo di carico punto B Danneggiamento all interno dell edificio 174 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura E __ coni SE Fig 6 21a II ciclo di carico punto C Danneggiamento pareti lato Ovest 175 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura ae ie ta Ate MS E SA 3 e o e ci ATA Tate mg n E er iz dA 5 CS O mint Sr LL fini GAS AT a dui a Fig 6 21b II ciclo di carico punto C Danneggiamento pareti lato Est 176 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 22a III ciclo di carico punto D Danneggiamento pareti lato Ovest 177 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 22b III ciclo di carico punto D Danneggiamento pareti lato Est 178 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura a es A z i x pi L T ala rl pa ge PETE A n ES
72. state presumibilmente progettate In questo ambito esistono 4 classi High Code Moderate Code Low Code Pre Code che esprimono la qualit della struttura in relazione alla performance sismica necessaria Per gli ospedali ed altri edifici strategici si considerano funzioni di danno specifiche che tengono conto che tali strutture sono state costruite con codici di livello superiore a quelli medi delle altre strutture A ciascuna area geografica si associa un livello di progettazione secondo il criterio per cui nelle zone a pi alta sismicit c l applicazione dei codici pi avanzati per la progettazione sismica per quelle strutture di pi recente costruzione ad esempio per la California dopo il 1973 le strutture si considerano High Code pi si va indietro nel tempo pi la qualit della progettazione scende 1940 1973 per la California si parla di Moderate Code Le strutture costruite prima del 1940 sono considerate Pre Code e cio progettate senza alcun criterio anti sismico La capacit di classe alla base del calcolo delle curve di fragilit descritta con curve di push over bilinearizzate I due punti fondamentali sono la capacit di snervamento che si ottiene prolungando il tratto lineare definito dalla capacit di progetto e quella ultima Le curve di capacit sono definite dalla stima dei parametri che influenzano la progettazione come il periodo fondamentale di oscillazione la sovra resistenza e la duttilit
73. storico monumentale necessario considerare che ogni monumento un unicum e perci in teoria dovrebbe essere irrealizzabile 93 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali stabilire una scala attraverso la quale poter misurare questo parametro Tuttavia nella Carta di Rischio dei Beni vengono utilizzati due criteri per la valutazione del Valore di un monumento 1 la definizione dell importanza storica del monumento attraverso il giudizio della Guida Rossa del Touring Club con le opinioni degli esperti 2 l insieme di dati raccolti dall Istituto Centrale del Restauro del patrimonio artistico e architettonico ed il suo stato di conservazione non ancora disponibile Cos il parametro Valore viene definito attraverso la classificazione della Guida Rossa in tre livelli H alto M medio L basso 1 Hsee citato all interno della guida con una stella 2 Msee citato nella guida 3 L se non e citato nella guida 4 3 METODOLOGIE DI ANALISI 4 3 1 Metodo del GNDT La metodologia sviluppata dal GNDT 1994 1999 ed utilizzata per il censimento delle chiese del Molise si basa su un modello che definisce il danno strutturale dell opera attraverso una diagnosi intuitiva dei meccanismi di collasso che si possono attivare nel corpo di fabbrica L approccio mira al riconoscimento di parti della chiesa dette macroelementi caratterizzate da un comportamento unitario nei riguardi
74. sulla agibilit del fabbricato In Tabella 4 2 riportato l elenco dei meccanismi di danno considerati nella II e INI colonna sono rispettivamente riportati i modi di danno azioni fuori dal piano I modo azione nel piano II modo associabili ad ogni cinematismo di collasso previsto riportato nella prima colonna e le parti della chiesa L abaco dei possibili meccanismi di danno riportato nelle Figure 4 3a 4 3b 4 3c 4 3d 4 3e Appare evidente come certi meccanismi siano difficilmente correlabill ad un unico modo di danno che d altra parte una schematizzazione introdotta per comprendere il comportamento di pareti investite da una azione sismica Si descriver in seguito la scheda per il rilievo della vulnerabilit che dovrebbe essere compilata preventivamente all evento sismico e di seguito quella da utilizzarsi per il danno sismico e il giudizio di agibilit in caso di terremoto gi avvenuto Si sottolinea da subito come le due schede siano strettamente collegate tra loro 4 3 2 1 L utilizzo della scheda per la prevenzione La scheda si articola in tre parti distinte che riassumono seppur con diverse modifiche le sette sezioni della scheda di rilievo del GNDT precedentemente descritta La prima parte dedicata alla conoscenza generale della fabbrica intendendo quindi le caratteristiche formali le principali dimensioni degli elementi architettonici che la compongono le caratteristiche delle murature de
75. travi orizz Laterocemento o solette in c a Acciaio spingente Acciaio non spingente Mista spingente Mista non Spatne Tipologia N piani a tipologia strutturale strutturale uguale Tipologia specialistica capannoni chiese Muratura o mista Calcestruzzo armato Verticale Orizz e cop 328 332 336 340 344 Estensione del danno 00 YM nm Y Nao lt 10 lt 20 248 36 Strutture verticali Strutture orizzontali M EJL N MEL LIN lt 30 lt 40 lt 50 312 376 lt 60 lt 70 lt 80 380 364 lt 90 Tamponature Fig 3 2 Facciata 2 della scheda di primo livello del GNDT per il rilevamento e la vulnerabilit degli edifici GNDT 1994 Delle suddette sezioni l ultima concerne eventuali dati sui danni ad alcuni elementi costruttivi e per tale ragione costituisce una parte concettualmente diversa dalle precedenti In tale sezione si registra per ogni piano dell edificio il danno nelle diverse 58 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario componenti costruttive strutture verticali strutture orizzontali scale tamponature I dati sono organizzati in 4 matrici separate e sono codificati con lettere da A ad F corrispondenti a crescenti livelli di danno Ogni riga della matrice contiene le informazioni su un piano dell edificio dal basso verso Palto in caso di medesimo livello di danneggiamento su piani contigui viene riempita una sola riga
76. troppo approssimate nell attribuzione di un meccanismo collasso ad una porzione di fabbrica Inoltre sono state ampliate le sezioni che riguardano i dati dimensionali e tipologici giudicate insufficienti a descrivere chiese di grandi dimensioni L ottica di questa rielaborazione 105 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali pertanto quella di porre maggior attenzione al rilievo dei particolari costruttivi che giocano un ruolo fondamentale sul comportamento sismico di tali strutture L integrazione che gli Autori propongono si articola in due sezioni distinte una mirata al rillevo del danno in una fase di emergenza sismica ed una correlata in molte parti alla prima ma con lo scopo principale di giudicare la vulnerabilit presente del corpo di fabbrica prima che il terremoto avvenga Le due schede permettono di effettuare il rilievo del danno e della vulnerabilit attraverso 28 meccanismi rispetto ai 18 presenti nella metodologia GNDT L introduzione di alcuni nuovi meccanismi consente una descrizione pi accurata di situazioni che molto spesso venivano in modo troppo approssimato attribuite allo stesso meccanismo di collasso I 28 meccanismi presenti correlati da un abaco revisionato anche nelle parti gi precedentemente presenti permette infatti una pi puntuale descrizione dei meccanismi attivati fornendo pertanto al rilevatore una serie di parametri aggiuntivi utili anche per esprimersi
77. zone di alta a quelle di bassa pressione a latitudini pi alte dove la forza di Coriolis grande i venti soffiano quasi parallelamente alle isobare Alle basse latitudini la forza di 28 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Coriolis insignificante e il vento diminuisce fino a zero sulla superficie terrestre con un piccolo cambiamento di direzione 1 3 2 2 Definizione e caratteristiche dez tornado Il tornado o tromba d aria una colonna di d aria che ruotando velocemente crea un vortice a forma d imbuto che si estende sempre verso il basso di una nube di tipo convettivo Il tornado diventa visibile quando a causa della caduta di pressione all interno del vortice l umidit atmosferica condensa rapidamente I tornado sono prodotti da correnti ascendenti generate da nubi o cellule temporalesche Queste nubi provocano precipitazioni che a loro volta generano correnti discendenti che tendono a dissipare quelle ascendenti Quando si verificano particolari condizioni fisiche aria calda e umida negli strati bassi dell atmosfera e secca in quelli superiori variazioni di direzione ed intensit del vento ecc si crea un equilibrio fra correnti ascendenti e discendenti Quando questo equilibrio perdura nel tempo la corrente ascendente tende a ruotare su se stessa insieme alla nube temporalesca iniziando da 3 4 km d altezza e propagandosi verso il suolo In questa situazione la corre
78. 0 FI kN Sperimentale 2500 Modello ll 2000 Modello 1500 1000 500 0 500 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021 1000 1500 d cm Fig 7 1 Curve di capacit adottate L edificio in esame schematizzabile come una struttura a due piani avente masse concentrate rispettivamente al Ie II piano pati a m 1 99 KN cm posta a quota 4 48m con d 0 03887 m 1 47 KN cm posta a quota 8 84m con Y 0 07670 Per passare al sistema ad un solo grado di libert si assunto che il primo modo di vibrare sia caratterizzato da spostamenti linearmente crescenti verso l alto Avendo definito come punto di controllo il baricentro delle masse dell impalcato di copertura sono state normalizzate le forme modali e P in modo da avere la componente di spostamento in copertura pari ad 1 Fig 7 2 m 15 0 t b 1 00 Fig 7 3 Schema SDOF 190 Capitolo 7 Ur applicazione agli edifici in c a con tamponatura Per confrontare 1 risultati ottenuti nell ambito del progetto del Risk UE per edifici aventi tipologia analoga a quella dell edificio in oggetto sono state considerate le seguenti tipologie Tipologia corrispondente al modello I RC3 1L Low code edifici caratterizzati da un telaio in c a con pannelli murari di tamponatura non armata costituito da massimo due piani low rise e progettato con un codice sismico privo di appropriate regole sismiche e senza la definizione di dett
79. 00 P 3000 7 2000 o i 1000 A AI 0 1000 2000 2000 a Spostamenti secondo impalcato 1 0 5 0 0 5 1 1 5 2 3000 EAN Punto 5 2500 Punto 6 Punto 7 2000 gt Punto 8 1500 1000 500 3 9 A 500 3000 2000 nina a 10008 E 1000 AA A 50 JE 4 0 1000 2000 ZL 2000 b Spostamenti primo impalcato 1 0 5 0 0 5 1 1 5 2 Fig 6 15 Risposta sperimentale in termini di curve F s 164 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura F kN d h rad 0 003 0 002 0 002 0 003 F kN 2500 d h rad 0 003 0 002 0 002 0 003 b Primo impalcato primi due cicli e tratto iniziale terzo ciclo 3000 F kN 2500 2000 14509 1000 0 01 0 00599 0 005 0 01 0 015 0 002 0 025 0 03 0 035 0 04 0 045 0 05 d h rad c Primo impalcato intera prova Fig 6 16 Risposta sperimentale in termini di curve F d h Durante la prova stato possibile ric
80. 04 0 04 Fig 3 15 Esempio di attribuzione dei modificatori che computano l interazione tra edifici adiacenti di diversa altezza Giovinazzi et al 2004 I valori del modificatore di comportamento del contesto aggregato A 1 4 sono riportati nelle Tabella 3 12 e 3 13 Tab 3 12 Punteggi Vm proposti per i modificatori di comportamento degli edifici in muratura Frassine Giovinazzi 2004 Fattori di Vulnera bilit Parametri Buona manutenzione Stato di manutenzione NAS i Cattiva manutenzione Basso 1 o2 piani Numero piani altezza Medio 3 4 0 5 piani Alto pi di 5 piani 11014 0 04 1 04 40 04 Spessore delle pareti Distanza tra le pareti Sistema Strutturale dd OS Collegamento tra le pareti Collegamento paretestrutture orizzontali Irrecolarit planimetriche Geometria e distribuzione delle masse 0 04 0 04 H004 Iregolarit altimetriche Geometria e distribuzione delle masse Piani aggiunti Peso e spinta del tetto Collesamento con le pareti Copertura H 00 0 04 HO 04 Interventi di riparazione 0 05 0 08 Dispositivi antisismici Rinerossi murari archetti di controspin ta 0 04 Edifici Aggregati Intercluso posizione Mangolo Di testate Piani sfalsati Altezze diverse tra edifici adiacenti Fondazioni Diversa altezza irregolarit verticali 56 0 04 H004 HOLD 40 04 104 0004 HO 04 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica
81. 1 CONVERSIONE DELLA CURVA DI CAPACIT 138 6 4 1 1 RAPPRESENTAZIONE IN FORMA BI LINEARE DELLO SPETTRO DI CAPACIT 140 6 4 2 STIMA DELLO SMORZAMENTO E RIDUZIONE DELLO SPETTRO ELASTICO 141 6 43 IL FATTORE DI COMPORTAMENTO K 142 6 44 IFATTORI DI RIDUZIONE 143 6 45 CALCOLO DEL PERFORMANCE POINT 144 6 5 ANALISI STATICA NON LINEARE SECONDO L ORDINANZA DEL PRESIDENTE DEL CONSIGLIO DEI MINISTRI N 3274 146 6 5 1 DETERMINAZIONE LEGAME FORZA SPOSTAMENTO GENERALIZZATO CURVA DI CAPACIT 146 6 5 1 1 PASSAGGIO AL SISTEMA SDOF EQUIVALENTE 146 6 5 2 DETERMINAZIONE DELLO SPOSTAMENTO MASSIMO 147 CAPITOLO 6 PROVA SPERIMENTALE AL VERO SU UN EDIFICIO IN C A CON TAMPONATURA 7 2 INTRODUZIONE 149 7 2 DESCRIZIONE DEL FABBRICATO 150 721 CARICHI AGENTI 160 7 3 PROVA SPERIMENTALE 161 7 3 1 APPARATO DI PROVA 161 Indice 7 3 2 PROTOCOLLO DI CARICO 161 7 3 3 STRUMENTAZIONE 161 7 4 RISULTATI SPERIMENTALI 163 CAPITOLO 7 UN APPLICAZIONE AGLI EDIFICI IN C A CON TAMPONATURA 7 1 INTRODUZIONE 188 7 2 CAPACIT SISMICA DELL EDIFICIO IN OGGETTO 189 7 2 1 IPOTESI 189 7 3 ANALISI DELLA DOMANDA SISMICA 191 7 4 DEFINIZIONE DELLA PERFORMANCE 193 7 4 1 APPLICAZIONE DELL OPCM 3274 193 742 APPLICAZIONE DELL ATC40 195 7 5 RISULTATI SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE SISMICA 198 7 5 1 DEFINIZIONE DEGLI EFFETTI DI EVENTI SISMICI SULL EDIFICIO OGGETTO DISTUDIO 201 7 6 CURVE DI FRAGILIT 203 7 6 1 APPLICAZIONE AD UN CASO REALE 203 7 7 EFFETTI DELLA TAMPONATURA 205
82. 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici vari incendi esplosioni crollo di edifici e ponti E a 16 12 catastrofi dell aviazione 135 incidenti in pozzi e miniere Eno Catastrofi del traffico catastrofi della terrestre navigazione 27 24 Fig 1 14 Vittime dovute a catastrofi antropiche dal 1995 al 2003 vari incendi esplosioni 45 33 crollo di edifici e ponti Os catastrofi dell aviazione incidenti in pozzi e miniere 15 0 catastrofi della catastrofi del traffico navigazione terrestre 3 1 Fig 1 15 Danni dovuti a catastrofi antropiche dal 1995 al 2003 1 5 3 Tendenze degli ultimi anni Dal 1970 le catastrofi naturali e quelle antropiche sono aumentate costantemente Ci pu dipendere in parte dalle maggiori informazioni disponibili in parte da una maggiore densit della popolazione e da una maggiore concentrazione di valori nei paesi industrializzati Il numero di catastrofi generate dalle inondazioni dal 1995 al 2003 come si pu notare dalla Fig 1 16 cresciuto pi che per tutti gli altri eventi naturali probabilmente a causa dei cambiamenti climatici che l inquinamento sta provocando La tendenza degli ultimi anni delle catastrofi man made ha invece portato ad una crescita delle catastrofi gi tra le pi frequenti generate dal traffico terrestre Fig 1 17 40 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici go inondazion
83. A Fig 6 23a III ciclo di carico punto E Danneggiamento pareti lato Ovest 179 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 23b II ciclo di carico punto E Danneggiamento pareti lato Ovest 180 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura mag Rottura diagonale per trazione O Cerniera plastica Rottura per schiacciamento N locale degli spigoli della Ss Rottura a taglio tamponatur a Fig 6 24a III ciclo di carico punto F Danneggiamento pareti lato Ovest vista globale 181 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura pare st A o A na a a A La mr TRN Fig 6 24b II ciclo di carico punto F Danneggiamento pareti lato Ovest particolati 182 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura a Rottura diagonale per trazione Cerniera plastica locale degli spigoli della pari Rottura a taglio tamponatur a N Rottura per schiacciamento Fig 6 24c III ciclo di carico punto F Danneggiamento pareti lato Est vista globale 185 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura lalui latere Fig 6 24d II ciclo di carico punto F Danneggiamento pareti lato Est particolati 184 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Fig 6 25a II ciclo di carico punto F
84. A 3808 14 48 5 06 SI Ritiro considerevole 17 1627 7 301 11 M2 Gargano ed inondazione 4148 1512 11 001 6 03 5 SI Ritiro nel Golfo 18 1631 12 17 M2 Campania di Napoli 40 49 1426 Ritiro del mare i di 2 miglia a 19 1638 3 27 15 5 M2 Tirrenica Pizzo Calabro 3908 16 15 11 001 7 0 Aumento del livello marino a M2 Toscana Livorno codice giorno e gt gt p lo p lt gt paa N El EE RR RR RO Pp po EA 20 1646 5 22 EA 4333 10 18 7 00 3 06 3 Naufragio nel Stretto di porto di 22 1649 1 Messina Messina EA 3810 1533 8 00 MINI I Ritiro ed inondazione a 23 1672 14 16 M2 Centrale Rimini 44 04 1234 5 07 Movimento icili anomalo del 24 1693 1 21 EW M2 Orientale mare ER 3720 1510 8 05 MIE I icili considerevole 25 1693 1 11 13 M2 Orientale ed inondazione ER 3725 1510 11 00 6 08 27 1698 5 M2 Campania di Napoli 2 VA 40 49 1426 3 I Ritiro nel Golfo 28 1703 5 M2 Azzurra di Genova E 4424 855 3 02 Ritiro alla foce 1703 M2 Lazio del Tevere 4227 1320 10 05 Ritiro nel Golfo y 1714 30 M2 Campania di Napoli VA 4049 1426 EA Nord Ritiro a i ii a aaa Canale di PE PE RE BE TESTE REV Aumento del livello marino a Siponto e 33 1731 3 20 3 15 M2 Gargano Barletta 2 EA 4127 1533 10 00 6 03 SI Oscillazioni del UL mare nel porto 34 1742 1 19 16 30 M2 Toscana di Livorno ER 4333 1018 5 05 2 SI 16 N x Capitolo 1 Classifi
85. CI 11 INTRODUZIONE Una catastrofe un evento dannoso che ha come conseguenza la distruzione o il grave danneggiamento di beni materiali e o che comporta una sostanziale perdita di vite feriti o gravi danni ambientali ad una parte o ad una intera comunit Gli eventi dannosi generati dalle forze della natura vengono dette catastrofi naturali mentre quelli imputabili all attivit dell uomo quali esplosioni incidenti aerei guerre ed altri vengono definite catastrofi antropiche o man made Certamente Pentita di una catastrofe naturale non dipende solo dalla furia degli elementi ma anche da fattori di rilevanza umana quali ad esempio le tecniche di costruzione o la qualit delle misure di prevenzione nella regione interessata Per alcuni di questi eventi quindi gli uomini sono i principali responsabili molti altri eventi catastrofici invece sono causati da sconvolgimenti naturali in cui l uomo spesso ne indirettamente l artefice altri ancora invece sono da imputare esclusivamente a fenomeni naturali che sono pi o meno dannosi per l uomo in base alla regione nella quale si verificano La scala non viene mai definita le colate di fango di Sarno centinaia di morti e il Nevado del Ruiz oltre 23000 morti sono entrambi considerati disastri Gli effetti degli eventi naturali estremi diventano considerevoli quando colpiscono zone densamente popolate o zone dove sono concentrate attivit economiche o in generale dove il valore e
86. EFINIZIONE MECCANISMI DI GENERAZIONE E PROPAGAZIONE CATALOGO DEI MAREMOTI ERUZIONI VULCANICHE FORMAZIONE DEI VULCANI E CAUSE DI SVILUPPO DELLE ERUZIONI CLASSIFICAZIONE DEI VULCANI FORME DI ERUZIONE E DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEI VULCANI MATERIALE VULCANICO VALANGHE DEFINIZIONE E CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE FRANE Indice 1 2 5 1 DEFINIZIONE 1 2 5 2 CLASSIFICAZIONE DELLE FRANE 1 3 CONDIZIONI METEOROLOGICHE ESTREME 1 3 1 INONDAZIONI 1 3 1 1 DEFINIZIONE E CLASSIFICAZIONE 1 3 1 2 RISCHIO E PREVISIONE 1 3 1 3 CONTROLLO DELLE INONDAZIONI 13 2 TORNADO E URAGANI 1 3 2 1 FORMAZIONE E SVILUPPO DEI VENTI 1 3 2 2 DEFINIZIONE E CARATTERISTICHE DEI TORNADO 1 3 2 3 DEFINIZIONE E CARATTERISTICHE DEGLI URAGANI 1 3 2 4 SISTEMI DI SORVEGLIANZA 1 3 3 TEMPESTE DI GRANDINE E TEMPORALI 1 4 EVENTI ANTROPICI 1 4 1 ESPLOSIONI 1 4 1 1 DEFINIZIONE E CAUSE 1 4 2 INCIDENTI TECNOLOGICI 1 4 2 1 DEFINIZIONE E CAUSE 1 4 3 CROLLI 1 4 3 1 DEFINIZIONE E CAUSE 1 4 4 ATTI TERRORISTICI CONFLITTI ARMATI 1 4 4 1 DEFINIZIONE E CAUSE 1 5 STATISTICHE DEI DISASTRI NATURALI E ANTROPICI 1 5 1 CATASTROFI NATURALI 1 5 2 CATASTROFI ANTROPICHE 1 5 3 TENDENZE DEGLI ULTIMI ANNI CAPITOLO 2 RISCHIO SISMICO E METODI DI VALUTAZIONE 2 1 INTRODUZIONE Indice 23 23 23 25 25 26 Dl 21 27 29 29 33 D 34 34 34 35 35 36 36 36 36 36 37 39 40 42 2 2 PERICOLOSITA ESPOSIZIONE VULNERABILITA E RISCHIO SISM
87. Fig 3 1 Facciata 1 della scheda di primo livello del GNDT per il rilevamento e la vulnerabilit degli edifici GNDT 1994 57 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Scheda di 1 livello per il rilevamento dell esposizione e della vulnerabilit degli edifici Sezione 5 ET DELLA COSTRUZIONE INTERVENTI Classi di et prima del 19 19 45 46 61 79 i Sezione 6 STATO DELLE FINITURE E IMPIANTI E Efficiente 293 N Non efficiente Z Non esistenti Classe di et di costr Intonaci e paramenti esterni INTERVENTI ao sii E Classe di et ultimo Infissi esterni intervento significat Tipo ultimo int signif dopor c 1 y Ristrutturazione k L Jm fon Restauro of p o Manutenzione 271 Impianto elettrico dj ME i Adeg Antisism D M 24 1 86 Mg Antisism D M 2411195 Interv Non antisismico Impianto idrico jg IA Finiture interne intonaci pavim ii sini R in deroga Art 30 L 64 74 TQTmMOO 07 Riscaldamento Servizi igienici m8 Sezione 7 TIPOLOGIA STRUTTURALE Muratura a sacco Muratura a sacco con spigoli mazzette ricorsi Muratura pietra sbozzata Muratura pietra sbozzata con rinforzi C s Muratura pietre arrotondate Muratura pietre arrotondate con rinforzi Muratura blocchetti tufo pietra ben squadrata Muratura blocchetti calcestruzzo inerti pesanti Muratura blocchetti calcestruzzo inerti leggeri Muratura
88. I BTM Fig 3 11 Valori dell indice di vulnerabilit e funzioni di appartenenza per le tipologie in muratura M4 Giovinazzi Lagomatsino 2004 Dalla funzione di appartenenza di ciascuna tipologia possono essere ottenuti i cinque valori di V prima definiti V valore di V nel baricentro della funzione di appartenenza SU Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario V limite inferiore di V ottenuto dall intersezione del valore 0 5 con il ramo ascendente della funzione di appartenenza V limite superiore di V ottenuto dall intersezione del valore 0 5 con il ramo discendente della funzione di appartenenza V nella Tabella 3 6 per tutte le dipologie costruttive considerate nella EMS 98 limite superiore di V V min limite inferiore di 1 Questi valori sono riportati max Tab 3 6 Valori dell indice di vulnerabilit delle tipologie costruttive Giovinazzi Lagomarsino 2003 E NE F lil vales Typology Pes Rubble sione feldstone MI 2 Mine stone H ll 13 IN DTA 183 Massive stone 137 049 0616 07935 62 0687 08 Wooden slabs 066 Ada 2 Masonry vonits 40 i 13 776 0983 Composite steel and masonry slabs Ad3 4 Reinforced concrete slabs 13 di 0616 0793j AH Reinforced or confined masanry walls AA 133 451 0633 MS Overall strengihened 1 3 049 0694 0983 RO Concrete Moment Frames 02i 0047 RO2 Concrete shear walls 02 0 047 0386 0 67 RES Recuiariv infilled wall
89. ICO DEFINIZIONI E INTERRELAZIONI 2 2 1 ANALISI DI TIPO PROBABILISTICO E DI TIPO DETERMINISTICO 43 44 2 3 L UTILIZZO DEL GIS PER LA RAPPRESENTAZIONE E LA SIMULAZIONE DEL RISCHIO SISMICO 2 3 1 CARATTERISTICHE DEL GIS 2 3 1 1 ACQUISIZIONE DATI 2 3 1 2 ELABORAZIONI 2 3 1 3 RAPPRESENTAZIONI TEMATICHE 2 3 2 UN ESEMPIO DI APPLICAZIONE DEL GIS IN ITALIA 2 3 2 1 VALUTAZIONE DELLA PERICOLOSIT 2 3 2 2 VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE 2 3 2 3 VALUTAZIONE DELLA VULNERABILIT 2 3 2 4 ANALISI DEL RISCHIO SISMICO II 44 44 45 45 46 46 47 48 49 50 Indice CAPITOLO 3 VULNERABILIT SISMICA DEL COSTRUITO ORDINARIO 3 1 INTRODUZIONE 52 3 2 METODOLOGIE DI ANALISI DI VULNERABILIT SISMICA 54 3 21 METODOLOGIA DI I E I LIVELLO DEL GRUPPO NAZIONALE PER LA DIFESA DAI TERREMOTI 56 3 2 2 IL METODO HAZUS 63 3 2 3 IL METODO RISK UE 67 3 2 3 1 MATRICE DI PROBABILIT DI DANNO DPM PER LE CLASSI DI VULNERABILIT DELLA EMS 98 74 3 2 3 2 CURVE DI VULNERABILIT ED INDICI DI VULNERABILIT SEMI EMPIRICI TT 3 2 3 3 DEFINIZIONE DELL INDICE DI VULNERABILIT TIPOLOGICO 79 3 2 3 4 FATTORI MODIFICATORI DI COMPORTAMENTO 81 3 3 ANALISI DI VULNERABILIT SU SCALA TERRITORIALE E LOCALE 83 3 3 1 INDICE DI VULNERABILIT A SCALA TERRITORIALE 84 3 3 2 INDICE DI VULNERABILIT A SCALA LOCALE 86 CAPITOLO 4 VULNERABILIT DEGLI EDIFICI STORICI E MONUMENTALI 4 1 INTRODUZIONE 92 4 2 DEFINIZIONE DEGLI EDIFICI STORICI E MONUMENTALI E CLASSIFICAZIONE TI
90. In questa vengono riconosciuti i diversi elementi architettonici presenti nella fabbrica rilevando quei particolari che sono in relazione al comportamento strutturale Le poche misure richieste hanno lo scopo di fornire un indicazione di massima sulla dimensione della chiesa utile ad esempio nella stima dei costi dell intervento e possono essere valutate rapidamente con apposita strumentazione rotella metrica distanziometro laser Per le informazioni tipologiche sufficiente porre una croce sulla casella per indicare la presenza dell elemento ad esempio presenza di catene di contrafforti o scegliendo tra una serie di possibilit ad esempio per la tipologia delle volte della copertura o la forma della facciata E possibile indicare pi risposte ad esempio in presenza di volte diverse nella stessa aula Nella descrizione dell aula il numero di campate serve ad indicare la presenza di diversi campi di volte anche di tipologia diversa eventualmente separati da arconi di irrigidimento La posizione dei diversi corpi di fabbrica campanile sacrestia ecc riferita all asse centrale della chiesa e viene indicata con destra o sinistra D o S anteriore o posteriore A o P In facciata Pentita delle aperture si indica con 1 croce portale particolarmente ampio nel caso di presenza di un piccolo portale non bisogna mettere croci 2 croci apertura significativa sopra al portale rosone o altro 3 croci presenza di aperture anc
91. Is oso 015 oso azi 070 DE E 21 oso es LI ossi 17 185 415 DI E Dss 2 78 0 8 a a TRENT y ME a o aa oes eas ee 0 08 0 TEORIA E Erra a REI O IO O O O oo LC CO TC TO 5 sr 342 018 039 0 59 140 063 oss 132 075 201 085 45 GE O O O O O ACES E moj 16 OS 032 ES 19 138 066 a ors sos osti 12 03 nua E oso so E 0 60 32 8 1710 0 67 E 0 85 0 01 107 oma oss 008 oss 012 0 85 0 0 Joss 054 Des Lio 095 Leo q 0 85 Institutions PAUTA 2 CIMNE 3AZHS 4 UNIGE SUTOB 5A 1970 77 5B 1976 85 T Lal hu prete Sea sa Si i n Presi am ma Ge n Led f fi Sesia gt Go Co ted famo a a a ca i l pn pa _ ra a S lil Fot 00 a ma F LE Lil r j E aj m m ES Funi zm da Pil Pil Pil imm IP m m kmi P ii n DE ad 4 Ln m a I Co Go Co p si m La m E Lesa sal zm Pag bh a e E am o b t Pa Sur Pi a r Lal E bu ae zm zm i i il LJ am tual im n bei ta LE a Len gt n tr Seu al ha E Fi i pe a i i Fi i A tu ih i Sl ph i pe ns m m piam m Fi ana P ai b3 m ted i sue a Si 5 LFI wj mi pas a hal hi a Bm bd sii Forni Es hu A a LFI F e i I Fi Lo F j ka mi F z So E s SS a o j 2 2 i al i hl b b
92. LI DELL AULA Copertura stalicamente non spingente Assenza di aumento del peso a seguito d interventi di rifacimento Presenza di cordolo in c a Presenza di cordolo metallico reticolare piano Presenza di collegamento puntuale delle travi alla muratura Presenza di controventi di falda tavolato incrociato Presenza di collegamento tra eli elementi di orditura della copertura Pn m mit i Li m i na _ D O O O O O OC Lesioni vicine alle teste delle travi lignee scorrimento delle stesse Sconnessioni tra 1 cordoli e muratura Movimenti significativi del manto Sconnessioni e movimenti tra gli elementi di orditura principale D D O DO 0 O OC LILLLLLLLLIL danno pregresso L L Fig 4 4 Parte della scheda di rilievo della vulnerabilit su un meccanismo Tab 4 3 Schema per la valutazione del punteggio di vulnerabilit del singolo macroelemento Giudizio dell efficacia Numero indicatori di presidio Punteggio A 3 dlmeo1s _ 2 pp ameno MO A 6 u _ l a amenos A 0 Nella prima colonna riportato il numero minimo di presidi riscontrati per ogni macroelemento nella seconda colonna il giudizio sull efficacia nella terza il punteggio associato per le diverse soglie limite da computare per il calcolo dell indice di vulnerabilit complessivo L indice totale sulla vulnerabilit della fabbrica la media normalizzata ad 1 calcolata tramite la seguente funzione continua Ven 1 4 4
93. LO CALCESTRUZZO ARMATO Codice ISTAT Provincia __ Codice ISTAT Comune 4 __ __ __ Scheda N 7 __ __ _ PARAMETRI ELEMENTI DI VALUTAZIONE E SCHEMI RICHIAMI La valutazione va riferita alla direzione pi debole TIPO ED Pareti in c a in entrambi le direzione ORGANIZZAZIONE Pilastri e travi alte DEL SISTEMA np e c c a RESISTENTE tenia e travi in spessore di solaio Non so Considerare solo le tamponature esterne e i campi di tamponatura pieni per pi del 70 a contatto con la maglia strutturale travi e pilastri DISTIBUZIONE A SuAlatiesterni DELLE B Su3lati esterni TAMPONATURE C Su2lati esterni D Sul lato esterno Il nucleo scale e ascensore sono da considerarsi resistenti quando sono realizzati o in pareti di c a o a struttura intelaiata con tamponatura consistente Blocchi cls o tufo mattoni pieni o forati doppio UNI Forme compatte AL BX I I 1 Forma compatta on Forme non compatte nucleo scala ascensore resistente centrale SK 3 Forma compatta con PAS CONFIGURAZIONE nucleo scala ascensore PLANIMETRICA resistente eccentrico mt I Forma non compatta con NA A nucleo scala ascensore Y el E a resistente centrale L NI A N o I Forma non compatta con nucleo scala ascensore resistente eccentrico Per piano debole si intende un piano che ha una rigidezza ridotta rispetto agli altri come il caso di piano pilotis o piani con grandi aperture o piani privi di tamponature o tamponature poste in
94. ONE PLANIMETRICA CONFIGURAZIONE IN ELEVAZIONE OO I o ul DE io ON foa Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Codice ISTAT Comune __ __ __ ELEMENTI DI VALUTAZIONE Clas A Clas A Clas B Clas C Norme nuove costruzioni Norme riparazioni Cordoli e catene tutti i livelli Buoni ammorsam fra muri Senza cordoli cattivi ammors Clas Di vedi manuale LI Area totale coperta Ay mg A O PA L i LII L i 50 Lall Lll Pendenza percentuale del terreno g EN Roccia Fondazioni Si No Terr sciolto non sping Fond Si No Terr sciolto spingente Fond Si No 6 LACA si 1 no 2 G LL Numero di piani N Area Ax mq Area Ay mq Tx t mq Alt media interpiano h mi Peso specifico pareti Pm mc Carico permanente solai ps Uma Differen max di quota Ah m Piani sfalsati Orizzontamenti rigidi e ben collegati Orizzontam deformabili e ben collegati Orizzontam rigidi e mal collegati Orizzontam deformabili e mal collegati 2 Orizzontam rigidi e ben collegati ge di Rapporto percentuale B a l Rapporto percentuale f2 bA aumento 0 diminuzione di massa nh 14 si 1 no 2 Rapporto percentuale T H Percentuale superficie porticata Piano terra porticato Rapporto massimo l s Copert non sp gt poco sp 1 Sp si 11 no si U no Carico perman coper pe timg Cordoli in c
95. POLOGICA 93 43 METODOLOGIE DI ANALISI 94 4 3 1 METODO DEL GNDT 94 4 3 1 1 SCHEDA PER IL RILIEVO DELLA VULNERABILIT E DEL DANNO SISMICO ALLE CHIESE 95 4 3 1 2 CONSIDERAZIONI SULLA COMPILAZIONE DELLA SCHEDA 102 4 3 1 3 CALCOLO DEGLI INDICI ED ANALISI DI VULNERABILIT 104 4 3 2 UN METODO INTEGRATO 105 4 3 2 1 L UTILIZZO DELLA SCHEDA PER LA PREVENZIONE 106 4 3 2 2 L UTILIZZO DELLA SCHEDA IN EMERGENZA 114 4 3 3 IL METODO RISK UE 114 4 3 3 1 LIVELLO 1 SCHEDA DI INVENTARIO PER LA VALUTAZIONE DELL INDICE DI VULNERABILIT 115 4 3 3 2 LIVELLO 2 DETERMINAZIONE DELLA CURVA DI CAPACIT ATTRAVERSO MODELLI MECCANICI SEMPLIFICATI 117 4 3 3 3 LIVELLO 3 DETERMINAZIONE DELLA CURVA DI CAPACIT ATTRAVERSO MODELLI MECCANICI DETTAGLIATI 118 MI Indice CAPITOLO 5 VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA SISMICA ATTRAVERSO I MODELLI DI CAPACIT DOMANDA E FRAGILIT 6 1 INTRODUZIONE 120 6 2 VALUTAZIONE DEL DANNO 121 6 2 1 MODELLO DI CAPACIT 122 6 2 2 MODELLO DI DOMANDA 125 6 3 METODOLOGIA ADOTTATA NEL RISK UE 125 6 3 1 MODELLO DI CAPACIT E FRAGILIT 126 6 3 2 MODELLO DI DOMANDA 131 6 3 2 1 RIDUZIONE DELLA RESISTENZA PER DUTTILIT DELLO SPETTRO DI RICHIESTA AD 131 6 33 PERFORMANCE POINT 132 6 3 3 1 GENERAL FORM OF CAPACITY SPECTRA 133 6 3 3 2 BI LINEAR REPRESENTATION OF CAPACITY SPECTRUM 134 6 3 3 3 EASTIC PERFECTLY PLASTIC REPRESENTATION OF CAPACITY SPECTRUM 135 6 3 4 CODE BASED APPROACH CBA 136 6 4 METODO PROPOSTO DALL ATC40 137 6 4
96. Paesi Bassi sooo Filippine 6000 Le leggi del moto di Isaac Newton implicano che il movimento dell aria deve essere il risultato di forze di disequilibrio che sono dovute a grandi variazioni di temperatura Le regioni equatoriali e quelle polari hanno le variazioni di temperatura pi grandi queste variazioni insieme con un conseguente gradiente di pressione e con l effetto Coriolis sono l essenza dei venti terrestri Lo spirare del vento un tentativo dell atmosfera di ristabilire l equilibrio Poich il Sole mantiene continuamente i gradienti di riscaldamento non si raggiunge mai l equilibrio si raggiunge invece uno stato di uniformit in cui venti costanti portano calore dall equatore verso il polo La distribuzione dei venti governata da tre effetti fisici fondamentali le forze di spinta responsabili del movimento nell atmosfera l effetto dei processi di dissipazione come l attrito che riducono l energia cinetica del vento e l effetto Coriolis dovuto alla rotazione terrestre I venti di qualsiasi scala dalla planetaria alla regionale sono governati da questi processi La rotazione terrestre modifica il vento a causa dell effetto di Coriolis che pu essere descritto come la forza prodotta dalla rotazione terrestre Questa forza zero all equatore e raggiunge il massimo ai poli A causa della bassa forza di Coriolis alle basse latitudini i venti in queste zone hanno la tendenza a spirare direttamente dalle
97. R per T gt T 5 20 dove Te il periodo caratteristico del terremoto tipicamente definito come il periodo di transizione del tratto dello spettro di risposta con accelerazione costante con quello con velocit costante Un tipico valore di Te proposto da Fajfar Fajfar 2000 Te 0 650 T 0 85s proposto da Cosenza e Manfredi Cosenza e Manfredi 1997 Fig 5 5 Fattore di struttura RU 5 3 3 Performance point Una volta riportati nello stesso riferimento sia lo spettro di domanda che quello di capacit possibile determinare il punto di performance della struttura ossia il punto in cui domanda e capacit si eguagliano ed quindi fornito dall intersezione delle due curve F19 5 6 Nel caso in cui il sisma ha modesta intensit la risposta della struttura elastica quindi la determinazione del punto di performance immediata perch esso si trover nel 132 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit tratto elastico dello spettro di capacit e non occorre ridurre lo spettro di domanda elastico AlPaumentare dell intensit sismica la risposta della struttura non pi lineare e la determinazione del punto di performance non pi immediata essendo lo spettro di domanda inelastico funzione della duttilit che occorre determinare si procede alla ricerca del punto di performance per tentativi E h Spettro di Input USE he Spettro di
98. RI NATURALI E ANTROPICI Al fine di avere una stima delle perdite in termini economici e di vite umane che queste catastrofi producono si deciso di riportare alcune statistiche La fonte di tutti i dati di seguito riportati una compagnia assicurativa Swiss Re che ogni anno stila e pubblica delle tabelle che riportano i dati di tutti gli eventi calamitosi che si sono verificati specificando il numero di vittime causato ed i danni riportati in termini di milioni di dollari americani Tutti i dati disponibili sono stati rielaborati al fine di confrontare e discutere 1 risultati 36 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Tabella 1 10 Atti terroristici pi gravi per numero di vittime Attentato dinamitardo su base militare US e francese a 23 10 83 Libano 300 Beirut Un Boeing 747 della Panam precipita su Lockerbie dopo 21 12 88 Gran Bretagna 270 un esplosione Incendio doloso in un magazzino di armi ad Addis 04 TE 06 91 Ethiopia Abeba 12 12 03 93 03 93 India OO Serie di 13 attentati dinamitardi a Bombay dinamitardo al palazzo federale di Oklahoma 19 04 95 USA a 767 260 dell Ethiopian Airlines viene dirottoato 23 11 96 Oceano indiano 127 e precipita in mate Due attentati dinamitardi all ambasciata americana a 07 08 98 Enya Nairobi 31 01 99 une de dinamitardo alla Ceylinco House a Colombo 13 09 99 kea 118 Bomba distrugge un palazzo di abitazioni a Mosca 11 09 01 i Attacchi terr
99. UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO IT FACOLT DI INGEGNERIA DIPARTIMENTO DI ANALISI E PROGETTAZIONE STRUTTURALE CATTEDRA DI TECNICA DELLE COSTRUZIONI TESI DI LAUREA LA VALUTAZIONE DELLA VULNERABILIT SISMICA DEGLI EDIFICI IN C A ATTRAVERSO MODELLI TEORICI E SPERIMENTAZIONE AL VERO RELATORE CH MO PROF ING FEDERICO M MAZZOLANI CANDIDATA STEFANIA D AMBROSIO CORRELATORI MATRICOLA DR ING GAETANO DELLA CORTE 49 174 DR ING LUIGI FIORINO ANNO ACCADEMICO 2003 2004 LA VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA SISMICA DEGLI EDIFICI IN C A ATTRAVERSO MODELLI TEORICI E SPERIMENTAZIONE AL VERO di Stefania D Ambrosio Tesi presentata per la discussione del diploma di laurea in Ingegneria per Ambiente e Territorio Universit degli studi di Napoli Federico II 2005 Relatore Ch mo Prof Ing Federico Massimo Mazzolani Correlatori Dr Ing Gaetano Della Corte Dr Ing Luigi Fiorino At miei genitori a mio marito a mio figlio le persone pi importanti della mia vita con amore stima e gratitudine INDICE INTRODUZIONE CAPITOLO 1 CLASSIFICAZIONE E DEFINIZIONE DEI DISASTRI NATURALI E ANTROPICI t1 2 122 1 AZ 1 2 1 2 TAS 1 2 1 4 N22 1 221 112 272 12 25 1 2 3 Lad 12 32 E23 1 2 3 4 1 2 4 1 2 4 1 L25 INTRODUZIONE EVENTI GEOFISICI ESTREMI TERREMOTO DEFINIZIONE CLASSIFICAZIONE DEI TERREMOTI ONDE SISMICHE RISCHIO E PREVISIONE TSUNAMI MAREMOTO D
100. URA parci aiai aua lol _ 20 MECCANISMI NEGLI ELEMENTI DI COPERTURA TRANSETTO lol COPERTURA 21 MECCANISMI NEGLI ELEMENTI DI COPERTURA bside presbiterio Toi 32 RIBALTAMENTO DELLE CAPPELLE _______ _ To 23 MECCANISMI DI TAGLIO NELLE PARETI DELLE CAPPELLE Il CAPPELLE CORPI 24 VOLTE DELLE CAPPELLE _ iom ANNESSI 25 INTERAZIONI IN PROSSIMIT DITRREGOLARITA Ton 26 AGGETTI VELA GUGLIE PINNACOLI STATU O I com 127 TORRE CAMPA ARIA A eee 28 CELLA CAMPANARIA To 107 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali RIBALTAMENTO DELLA FACCIATA 4 PROTIRO E NARTECE Fig 4 3a Abaco dei 28 meccanismi di danno delle chiese Lagomarsino et al 2001 108 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali 5 RISPOSTA TRASVERSALE DELL AULA 6 MECCANISMI DI TAGLIO NELLE PARETI LATERALI RI 7 RISPOSTA LONGI SPOSTA LONGITUDINALE TUDINALE DEL CO LONNATO VOLTE A BOTTE LUNETTATA VOLTE A CROCIERA VOLTE A YELA 9 VOLTE DELLE NAVATE LATERALI VOLTE A PADIGLIONE VOLTE A VELA VOLTE A CROCIERA VOLTE A BOTTE Fig 4 3b Abaco dei 28 meccanismi di danno delle chiese Lagomarsino et al 2001 109 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali 10 RIBALTAMENTO DELLE PARETI DI ESTREMITA DEL TRANSETTO 12 VOLTE DEL TRAN SETTO 14 CUPOLA E TAMBURO TIBURIO 15 LANTERNA
101. a conoscenza del territorio che per la messa a punto delle metodologie necessarie alle analisi Il GNDT ha in corso un progetto finalizzato alla realizzazione di scenari rivolti alla tutela dei centri storici Nell ambito di questo progetto sono state definite la struttura sismogenetica e sismotettonica il moto sismico gli effetti di sito e interazione la gestione informatica dei dati L organizzazione delle basi di dati e della cartografia acquisita all interno del GIS avvenuta secondo la definizione di rischio sismico inteso come la convoluzione delle analisi di pericolosit esposizione e vulnerabilit al fine di creare gli scenari delle perdite 46 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione 23 21 Valutazione della pericolosit Per la definizione della pericolosit si stanno tracciando le mappe contenenti la localizzazione delle strutture sismogenetiche riconosciute come potenziali sorgenti sismiche e raccogliendo i piani quotati relativi ai terremoti storici e quelli relativi alle registrazioni strumentali sulla base di questa cartografia e dei dati ad essa associati risulter cos possibile posizionare i terremoti di scenario da utilizzare nelle analisi deterministiche descritti da valori di magnitudo plausibili Partendo dalle diverse unit litologiche distinte dagli strumenti urbanistici sar operato un accorpamento in un numero limitato e significativo di classi di suolo La valutazione della pericolo
102. a qualit delle misure di prevenzione nella regione interessata Nel caso di danni a persone possono influire anche altri fattori accidentali come ad esempio lora in cui si manifesta l evento che soprattutto nel caso di terremoti incide sul numero delle vittime In questo lavoro le catastrofi naturali sono suddivise in 37 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici e inondazioni e tempeste e terremoti compresi maremoti e tsunami e siccit incendi boschivi e freddo gelo e altre Dal 1995 al 2003 il maggior numero di catastrofi addirittura il 62 da imputare all azione dell uomo considerando le sole catastrofi naturali le pi numerose sono state le inondazioni probabilmente a causa dei cambiamenti climatici seguite dalle tempeste e dai terremoti come emerge dalla Fig 1 12 a Le principali cause di perdite economiche sono state le tempeste Fig 1 12 b mentre il maggior numero di vittime stato causato dai terremoti circa 31 seguiti dalle inondazioni 28 Fig 1 12 c inondazioni 14 6 tempeste 12 6 terremoti 4 2 siccit incendi catastrofi man made o boschivi 62 4 i i al altre catastrofi naturali freddo gelo grandine a 1 9 2 1 inondazioni catastrofi man made 8 2 31 5 altre catastrofi naturali tempeste 4 7 44 9 freddo gelo grandine o 4 6 siccit incendi tomemon b boschivi 4 4 1 8 catastrofi man made 23 1 ino
103. a suscettibilit ad essere danneggiato da un terremoto in termini operativi un analisi di vulnerabilit deve valutare il danno prodotto da terremoti di varia intensit A tale scopo possono essere utilizzati diversi approcci che configurano uno scenario abbastanza vario di metodologie di analisi della vulnerabilit sismica Questi metodi di analisi sono classificati in maniera pi o meno completa ora prendendo in considerazione l approccio della metodologia ora la base di dati utilizzata Tra i vari metodi di analisi attualmente in uso si scelto di analizzare gli aspetti principali della Metodologia di I e II livello del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti GNDT per l analisi di vulnerabilit sismica del costruito del modello alla base del software Hazus 1999 sviluppato dalla U S Federal Emergency Management Agency FEMA ampiamente utilizzato negli Stati Uniti per la valutazione delle potenziali perdite provocate da terremoto inondazioni e da uragani ed infine stata esaminata la metodologia elaborata nell ambito del progetto europeo Risk Ue denominato An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns Il I livello della metodologia del GNDT un metodo definito tipologico basato sull analisi delle caratteristiche degli elementi costitutivi dell edificio che vengono raccolte tramite schede Questa metodologia non fornisce una valutazione sul singolo fabbri
104. a El E pm f ai a ha h m D A E sila ob 00 Ji i i el tn ur e q bh Fi A E ii La La mr j LA ii j Lal j Pa DE j A f h d ad j w ki prom Lm imi j yi p Leni p Sar am ra Ln aL En mi r y mm a e nn Fmi e ho ar ii ki cla a Si Lee n Po m bia k m F DE ad pid rr Po Simi Fi SJ a sa Si Si E m mm A Sn a sia pri psi Gel va r ld SE ba na Al ini py T 2850 1710 017 EE E r Fi p Aa z Pil Fama i 2850 LFI RCIH E ar e a E A hr o Sar pi Lj LFI ha LFI Li mm a E LEN ar E mar b r m L E r pm I i 12 85 139 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit P aa 5 33 dove 77 la massa del piano i esimo 2 Pampiezza del primo modo in corrispondenza dell i esimo piano ed N il numero totale di piani Ciascun punto della curva di capacit nel piano V AR associato al corrispondente punto sullo spettro di capacit mediante le seguenti relazioni n S Vw 5 34 a A E AR PF x0 copetura l 5 35 d dove Y il taglio alla base Wil peso dell edificio e AR lo spostamento in copertura Nel formato ADRS S in fascio di rette passanti per Porigine ha peri
105. a a svilupparsi la tempesta elettrica Quando una grossa goccia d acqua viene spezzata per effetto del vento relativo il suo residuo pi grosso risulta carico positivamente mentre le goccioline pi piccole in cui si frammenta il resto acquistano cariche negative dell ordine di qualche decina di coulomb Queste cariche di segno opposto possono produrre localmente nelle nubi campi cos intensi da innescare delle scariche elettriche All innesco contribuiscono le goccioline che sotto l azione di forti campi elettrici si deformano e si sfilacciano 33 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici frantumandosi in miriadi di ioni che iniziano una scarica a valanga ogni ione per urto con le molecole neutre ne produce parecchie coppie queste a loro volta accelerate ne producono altre ecc Sotto lazione del campo principale che si andato stabilendo tra la grossa carica negativa formatasi nella parte inferiore della nube e il terreno sottostante caricatosi positivamente per induzione la scarica iniziata procede sino al suolo come scarica guida poco luminosa e poco intensa ma che avanzando lascia un canale ionizzato Appena la scarica guida che viaggia ad una velocit media di 60 km s giunge al suolo da questo parte il lampo principale ossia una scarica estremamente intensa che si propaga alla velocit di 300 km s lungo il canale ionizzato Fig 1 10 A questa prima scarica elettrica ne posson
106. a certa intensit Per completare la EMS 98 stato proposto da Giovinazzi e Lagomarsino di introdurre una appropriata distribuzione di probabilit discreta del danno La distribuzione utilizzata per calcolare le DPM continue per ogni classe di vulnerabilit la distribuzione f I 1 rI a a dove a b e t sono i parametri della distribuzione p correlati con il grado di danno x a b x a lt x lt b b a P x 3 7 medio Up q 1 0 007 1 0 052 u 0 28754 dove t assunto pari ad 8 3 8 76 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Allo scopo di usare la distribuzione 5 necessario fare riferimento al livello di danno k che una variabile discreta caratterizzata da 5 livelli di danno pi Passenza di danno E perci consigliabile assegnare valore 0 al parametro a e valore 6 al parametro b dove a e b sono i valori dell intervallo di definizione della variabile x Partendo da questa assunzione possibile calcolare la probabilit P associata al livello di danno k 0 1 2 3 4 5 come segue P P3 kK 1 P K 3 9 Il grado di danno medio Up valore medio della distribuzione discreta cos definito 5 Hp 2 y Tk 3 10 Per tradurre i termini linguistici in un preciso valore di probabilit si utilizzata la Teoria Fuzzy in base alla quale le definizioni quantitative possono essere interpretate con la funzione di appartenenza y Questa funzione def
107. a del costruito ordinario termini di un fattore di vulnerabilit regionale AVR e di un contributo fornito dai modificatori di comportamento AV n V V AV AV 3 13 5 Fig 3 12 Funzioni di vulnerabilit media semi empirica Nella valutazione di V possibile superare i valori V V dell intervallo proposto per ciascuna tipologia in ogni caso 1 non dovr eccedere i valori limite per cui stato definito 0 02 lt V lt 1 02 3 14 Il fattore di vulnerabilit regionale AVR introdotto per tenere conto della migliore o peggiore qualit di alcune tipologie di edifici riscontrata a livello regionale e attribuibile alle tecniche costruttive tradizionali o alle particolari caratteristiche dei materiali utilizzati Il valore da attribuire a tale fattore viene stabilito su base esperta avvalendosi delle conoscenze dell arte del costruire locale e di prove in sito se disponibili Il fattore relativo ai modificatori di comportamento AV computa il contributo di tutte quelle caratteristiche della costruzione altezza irregolarit planimetrica e altimetrica stato di manutenzione e qualit costruttiva che al di l della tipologia costruttiva influenzano la risposta al sisma della costruzione I punteggi relativi a tali modificatori riportati in Tabella 3 7 rispettivamente per gli edifici in muratura e in calcestruzzo armato sono stati attribuiti coerentemente sia con una valutazione condotta su ampie aree del
108. a delle tre diverse tipologie proposte sia per Paccuratezza dei risultati forniti sia perch nel suo sviluppo chiarisce le relazioni esposte Questa procedura iterativa la cui convergenza porta alla definizione della prestazione della struttura Vengono descritti i vari passi che sono alla base del metodo 1 Scelta dello spettro elastico di partenza con smorzamento del 5 in funzione delle caratteristiche del sito 2 Conversione della curva di capacit nello spettro di capacita nel formato ADRS secondo quanto gi descritto Rappresentazione su uno stesso grafico dello spettro di capacit e dello spettro elastico di progetto 3 Scelta del punto di prova Si pu utilizzare lequal displacement approximation oppure anche scegliere il punto finale dello spettro di capacit Sviluppo della rappresentazione bi lineare dello spettro di capacit 5 Calcolo dei fattori di riduzione Sviluppo dello spettro ridotto della domanda e rappresentazione nello stesso riferimento definito nel passo 2 6 Determinazione del punto di intersezione fra lo spettro della domanda e lo spettro della capacit 7 Se il punto d intersezione non rientra nel range del 5 va scelto un nuovo punto di prova quest ultimo potrebbe essere lo stesso determinato nel passo 6 oppure un altro punto che possa garantire una convergenza pi veloce 145 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragi
109. a di indagini sperimentali saranno testati differenti sistemi di miglioramento adeguamento sismico che prevedono l inserimento nelle strutture esistenti di diversi tipi di controventi nonch vati interventi di riparazione sismica mediante l applicazione di materiali compositi con fibre di carbonio La possibilit di effettuare una sperimentazione su un edificio esistente consente di superare tutte quelle limitazioni che purtroppo una sperimentazione eseguita in laboratorio su modelli strutturali costruiti ad hoc non riesce a superare Si pensi a titolo di esempio agli effetti scala connessi alla realizzazione di prototipi in scala ridotta o alle difficolt connesse con la riproduzione delle reali condizioni al contorno delle effettive imperfezioni costruttive dello stato di degrado dei materiali corrosione delle armature degrado de calcestruzzo Sfortunatamente rara la possibilit di poter sperimentare strutture reali Inoltre quando ci avviene per evitare il danneggiamento degli elementi non strutturali possibile condurre prove sperimentali che solitamente consentono di saggiare solo la risposta elastica della struttura Pertanto la sperimentazione al collasso di costruzioni esistenti rappresenta senza dubbio una opportunit eccezionale che dovrebbe essere colta quando possibile Questo il caso della prova sperimentale illustrata in questo Capitolo La sperimentazione di seguito illustrata stata con
110. a di una certa composizione dipende dalla temperatura e dalla pressione locali Un singolo tipo di magma pu cos produrre diversi tipi di roccia a diversi livelli all interno della Terra Quando i cristalli si separano da un fuso possono galleggiare o affondare a seconda delle densit relative La segregazione dei cristalli produce variazioni chimico fisiche nel fuso rimanente Se il liquido viscoso la diffusione dei suoi componenti pu essere molto lenta o incompleta Quando la massa viscosa di rocce ignee il magma fuoriesce dall interno sulla superficie terrestre chiamata lava Una volta in superficie la lava comincia a raffreddarsi formando una superficie dura appena il gas viene rilasciato Pi alto il contenuto di acido silicico nella lava e pi bassa la sua viscosit Il processo di raffreddamento produce basalto caratteristica formazione rocciosa che si trova spesso nelle zone vulcaniche utilizzato come materiale da costruzione per la sua resistenza Il materiale piroclastico che accompagna la lava durante le eruzioni vulcaniche di varie dimensioni come ad esempio la cenere ed i lapilli I frammenti incandescenti durante l esplosione ruotano nell aria questo movimento rotatorio genera delle spirali I depositi compatti costituiti da questo materiale sono chiamati tufi e si caratterizzano pet la loro porosit I componenti dei depositi di tufo sono chiamati in modo differente a secondo delle dimension
111. a pesata dei punteggi relativi ad ogni parametro 52 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Il software Hazus invece contiene modelli per la valutazione delle potenziali perdite provocate da terremoto inondazioni e da uragani Questo utilizza un approccio basato sul confronto tra capacit e richiesta e individua famiglie circoscritte di strutture cui si associa una curva di capacit che definisce il livello di danneggiamento della struttura al variare dell intensit macrosismica e per una prefissata vulnerabilit ed una deviazione standard La valutazione della domanda sismica viene effettuata utilizzando il metodo dello spettro Tutte le informazioni vengono riportate nel software geografico d informazione GIS per tracciare e visualizzare i dati di rischio La recente metodologia proposta nell ambito del progetto europeo Risk Ue prevede tre livelli di analisi per la valutazione della vulnerabilit sismica del costruito europeo Il primo livello basato solo su studi tipologici e su vulnerabilit osservate E un metodo di tipo macrosismico in cui la valutazione espressa in termini di un indice di vulnerabilit in funzione del quale possibile ottenere la rappresentazione del danno noto l input sismico Definita la classe di appartenenza dell edificio considerato all interno della Building Typology Matrix BTM rappresentativa del costruito europeo possibile definire immediatamente l indice di vu
112. a tipologia dell edificio la terza contiene le informazioni di vulnerabilit in senso stretto scheda di secondo livello La metodologia di I livello GNDT individua all interno del costruito ordinario diverse tipologie edilizie e definisce alcune classi di vulnerabilit A B e C per ciascuna delle quali viene precisata la relazione tra input sismico e danno attraverso matrici di probabilit di danno DPM Damage Probability Matrix definite pi avanti Viene quindi stabilita una corrispondenza diretta tra tipologia edilizia e classe di vulnerabilit Si tratta di un metodo tipologico che in Italia possiede una robusta validazione sperimentale la distribuzione probabilistica dei danni indicata pet ciascuna classe di vulnerabilit per i diversi livelli dell intensit sismica stata ottenuta sulla base dei danni effettivamente rilevati a seguito dei principali eventi sismici che hanno interessato il territorio nazionale ed in particolare del terremoto dell Irpinia novembre 1980 il pi significativo per quantit dei dati e livelli di intensit sismica Braga et al 1982 Nel dettaglio la scheda di I livello composta dalle seguenti otto sezioni Fig 3 1 e Fig 3 2 1 dati relativi alla scheda chiave di identificazione dell edificio comune scheda squadra data 2 localizzazione dell edificio aggregato edificio toponomastica vincoli di piano urbanistico dati metrici superfici altezze interpiano
113. a vulnerabilit degli edifici storici e monumentali 11 RIBALTAMENTO DELL ABSIDE 12 VOLTE DEL PRESBITERIO O DELL ABSIDE 13 ROTTURA A TAGLIO DELLE PARETI 14 MARTELLAMENTO DELLA COPERTURA 15 DISCONTINUIT MURARIE 16 TORRE CAMPANARIA CORPI ADIACENTI ARCHI RAMPANTI 17 CELLA CAMPANARIA Fig 4 2b Abaco dei meccanismi di collasso delle chiese da 11 a 18 100 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Sezione 4 CARATTERISTICHE DELLE MURATURE FACCIATA scheda n scheda n Smin scheda n PARETI LATERALI scheda n Smin scheda n scheda n TRANSETTO scheda n ABSIDE scheda n scheda n Sin Sinni scheda n CAMPANILE scheda n scheda n Smin Sma scheda n ALTRI CORPI cappelle sacrestia scheda n scheda n Smin scheda n scheda n Smin Smax scheda n Fig 4 1e Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione 4 GNDT 1994 5 Agibilit Fig 4 1f in tale sezione significativa solo nell emergenza sismica richiesto un giudizio sull agibilit della struttura scegliendo fra quattro diverse possibilit agibile inagibile parzialmente agibile agibile con provvedimenti di pronto intervento Nel caso di agibilit parziale il rilevatore deve indicare quale parte della fabbrica ritiene agibile o meglio quali zone devono essere transennate perch ritenute non f
114. agli strutturali low code Tipologia corrispondente al modello I RCIL Low code edifici con telaio in c a costituito da massimo due piani e progettato con un codice sismico che non prevede la definizione di dettagli strutturali Le curve di capacit del SDOF equivalente relative alle tipologie RC3 1L low code e RCIL low code sono riportate in Figura 7 4 insieme alle curve ricavate su base sperimentale Modelli I e ID 6000 5500 f 5000 Modello Modello Il SFUSI Risk UE RC3 1L 4000 Risk UE RC1L 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Figura 7 4 Confronto delle curve di capacit del SDOF equivalente relative ai modelli I e II e quelle scelte a rappresentare i due modelli nell approccio utilizzato dal progetto del Risk UE Si nota qui una resistenza nettamente superiore per la classe RC3 1L definita nella metodologia del Risk Ue rispetto a quella del modello I mentre le rigidezze possono essere ritenute confrontabili Nel caso della classe RC1L invece si nota che rispetto al modello II le rigidezze sono identiche mentre la resistenza del modello II maggiore 7 3 ANALISI DELLA DOMANDA SISMICA Il comportamento sismico della struttura oggetto di studio viene valutato seguendo le indicazioni fornite dalla Nuova Normativa Sismica Ordinanza 3274 del 20 03 2003 e successive modifiche per quanto riguarda gli edifici
115. aia di chilometri quadrati Queste sono cos calde che quando le particelle piovono sulla terra si solidificano trasformando la superficie in un tappeto di pietre La ricerca dei vulcanologi a livello mondiale ha consentito la determinazione di un indice di esplosivit per le diverse regioni vulcaniche Tab 1 4 Questo indice dato dal rapporto percentuale del materiale piroclastico sciolto eruttato e del materiale totale eruttato Maggiore questo indice e maggiore sar la probabilit di una esplosione vulcanica in quella regione Anche le eruzioni vulcaniche alla stregua dei terremoti sono spesso devastanti ma a differenza di questi prevedibile che in corrispondenza di un vulcano attivo ci possa essere una qualche attivit nel corso della sua vita Molti vulcani hanno manifestazioni frequenti della loro attivit come ad esempio l Etna o lo Stromboli in modo da tenere sempre all erta gli abitanti del luogo altri vulcani invece restano in una fase silente per numerosi anni come nel caso del Vesuvio alle cui pendici si sono sviluppati grandi centri abitati che fanno diventare tutta la zona dei paesi vesuviani ad elevato rischio In Tabella 1 5 sono riportati i dati di alcune eruzioni catastrofiche ognuna delle quali ha causato pi di mille vittime Tabella 1 4 Indice di esplosivit delle principali regioni vulcaniche della Terra 1 2 4 Valanghe 1 24 1 Definizione e classificazione delle valanghe Banchi di ghiacci
116. altezze minima e massima fuori terra uso tipi di uso stato propriet e conduzione dell edificio utilizzazione utenza et della costruzione interventi tipi e classi di et stato delle finiture impianti tipologia stato di manutenzione e di efficienza tipologia strutturale tipi di struttura verticale orizzontale scale copertura SRO DE A estensione e livello del danno estensione e livello di danno pi frequente livello di danno massimo rispettivamente per strutture verticali strutture orizzontali scale tamponature 56 Capitolo 3 GRUPPO NAZIONALE PER LA DIFESA DAI TERREMOTI G N D T C N R Scheda di 1 livello per il rilevamento dell esposizione e della vulnerabilit degli edifici Sezione 1 DATI RELATIVI ALLA SCHEDA 1 E E E Tr Codice ISTAT Provincia Codice ISTAT Comune Comune Vulnerabilit sismica del costruito ordinario GN DT a Li EE A A LL Data Squadra Prescheda Sezione 2 LOCALIZZAZIONE EDIFICIO Codice ISTAT sezione Censuaria Y Aggregato strutturale Re a a Edificio la pa 1 corso 3 piazza largo O via viale 2 vicolo 4 localit RIFERIMENTO CATASTALE 43 Foglio __ __ __ Mappale l __ Particella AE Mome CARTOGRAFIA DI RILEVAZIONE u Lo O O A ato Foglio Si La strutturale Ed Edificio TE N civico J URBANISTICA Zona di piano __ Piano attuativo __ Vincoli __ N accessi __ __
117. alutazione della vulnerabilit sismica ed in seguito sull applicazione ad un caso reale Essendo l edificio oggetto della sperimentazione inoltre rappresentativo di una tipologia abbastanza ricorrente sul nostro territorio e cio quella di edifici tamponati con doppia fodera e progettati con criteri sismici di basso livello o addirittura senza criteri sismici si ritenuto importante valutarne il comportamento sismico in generale ed in particolare il contributo della tamponatura OBIETTIVI Primo obiettivo della tesi descrivere le metodologie applicabili per la valutazione della vulnerabilit degli edifici attraverso l utilizzo delle curve di capacit domanda e fragilit Gli elementi chiave di un analisi sismica in accordo alle pi recenti metodologie sono capacit domanda prestazione La domanda una rappresentazione degli spostamenti Introduzione e deformazioni richieste al moto sismico del terreno alla struttura La capacit Pabilit della struttura di resistere alla domanda sismica La prestazione rappresenta la misura in cui la capacit assorbe la domanda la struttura deve avere la capacit di resistere alla domanda sismica in modo che la prestazione sia compatibile con gli obiettivi di progetto La capacit qui valutata sia mediante l utilizzo dei risultati ottenuti attraverso la prova al collasso di un edificio in c a con tamponatura sia mediante l utilizzo di curve di capacit ottenute
118. ami non si manifesti subito come la classica gigantesca onda che si abbatte sulla costa ma come un improvviso fenomeno di bassa marea un repentino ritirarsi delle acque fino a lasciare scoperto il fondale marino per decine di metri prima che una dopo l altra le numerose ondate che costituiscono lo tsunami si abbattano con gigantesca violenza ed elevata velocit su chi incautamente si attardato ad osservare lo strano fenomeno L entit finale dell evento evidentemente legata in modo molto stretto all energia trasmessa all oceano dall evento scatenante nel caso di terremoto ad esempio sar la sua magnitudine a determinare l ampiezza iniziale del moto ondoso Ma hanno la loro importanza anche altre caratteristiche quali la rapidit delle deformazioni del fondo marino il profilo batimetrico e la profondit del mare nella zona dell epicentro Nella figura viene illustrato in modo schematico il fenomeno dello tsunami l immagine naturalmente solamente indicativa e dunque non ha alcuna pretesa di mostrare i fenomeni ondosi in scala L intento quello di descrivere la situazione che si viene a creare allorch un onda di tsunami proveniente dal mare aperto si avvicina alla costa si innesca il fenomeno del run up ed una montagna d acqua si abbatte violentemente sulla regione costiera Fig 1 4 13 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Figura 1 3 Una vista tridim
119. anza Distruzione completa degli alberi Case interamente sollevate e trasportate a grande distanza Edifici in cemento armato possono essere severamente danneggiati Le tempeste dell Atlantico e del Pacifico orientale sono chiamate uragani da una parola delle Indie Occidentali huracan vento grande le tempeste del Pacifico occidentale sono chiamate tifoni dalla parola cinese taifun grande vento La fonte energetica primaria dei cicloni tropicali il calore latente liberato quando si ha la condensazione del vapor d acqua Soltanto aria estremamente umida pu fornire l energia necessaria a generare e mantenere le tempeste tropicali e soltanto aria molto calda contiene umidit sufficiente I cicloni tropicali quindi si formano solo sopra gli oceani con la temperatura dell acqua ad almeno 27 C Dopo che si sono formati questi temporali tendono a intensificarsi quando passano sopra acqua pi calda e ad attenuarsi quando passano sopra acqua pi fredda L uragano maturo caratterizzato da un occhio una zona circolare priva di nuvole e con venti leggeri situata al centro dell uragano stesso La pressione in superficie 30 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici raggiunge il suo minimo nell occhio valori tipici sono di 950 mbar ma ne sono stati registrati anche inferiori a 900 mbar Il calo di movimento nell occhio che responsabile della mancanza di nuvole produce anche r
120. ato con l espressione 0 0274 007043 0395 PGA Zo D 2 1 D VR 5 8 2 2 b memorizzazione degli effetti di sito calcolati in file di scambio con i programmi predisposti dagli altri task per la valutazione della vulnerabilit delle strutture 45 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione c acquisizione dei risultati delle elaborazione dei programmi di valutazione della vulnerabilit tramite file di scambio 2 3 1 3 Rappresentazioni tematiche Il modello concettuale del GIS prevede che vengano fornite rappresentazioni tematiche consistenti nella visualizzazione dello scenario derivante dai dati forniti dai programmi di valutazione di vulnerabilit Il GIS deve essere in grado di gestire due tipi di dati i dati di tipo cartografico che costituiscono il database cartografico e 1 dati descrittivi che costituiscono il database descrittivo I dati contenuti nei due database sono gestititi da due differenti software che colloquiano tra di loro medianti opportuni motori di interfaccia Una delle principali caratteristiche di un GIS infatti quella di consentire due diversi tipi di interrogazione nel primo caso si effettua una selezione sul database cartografico e in funzione di questa si accede al database descrittivo nel secondo caso si procede in ordine inverso cio si effettua una selezione sul database descrittivo e si accede al database cartografico Ad esempio nel primo caso una selezione sul
121. ato per valutare il moltiplicatore delle forze agenti che attiva il cinematismo strutturale meccanismo di collasso In questa analisi la struttura in muratura considerata come un insieme di corpi rigidi tenuti insieme da forze di compressione e soggetti alla rottura appena cominciano a svilupparsi tensioni di trazione Quest approccio basato sull osservazione del reale comportamento delle strutture in muratura Infatti esse sono caratterizzate generalmente da una irrilevante deformazione elastica delle singole parti parti che sono soggette a spostamenti e rotazioni praticamente rigide a seguito dell attivazione del meccanismo Le ipotesi formulate alla base dell analisi limite di tali strutture sono assenza di rottura per scorrimento muratura infinitamente resistente a compressione muratura non resistente a trazione Lo strumento utilizzato per tale analisi il teorema cinematico del collasso plastico L applicazione di tale teorema avviene prima di tutto ipotizzando un certo numero 7 di possibili meccanismi di collasso cinematicamente ammissibili rispettosi della congruenza In particolare in accordo alle ipotesi descritte in precedenza i meccanismi di collasso considerati sono rappresentati da catene cinematiche pertanto i moltiplicatori cinematicamente ammissibili moltiplicatori dei carichi per i cinematismi ipotizzati ad essi associati sono facilmente ottenibili applicando il principio dei lavori virtuali
122. azione stato considerato in un primo momento come rappresentativo di una classe tipologica in questo caso le elaborazioni hanno avuto carattere generale e sono state considerate nella valutazione della performance sismica tutte le zone sismiche e tutti i tipi di suolo definiti dall OPCM 3274 Successivamente si considerato l edificio come appartenente al sito dove effettivamente collocato e qui le elaborazioni hanno tenuto conto della sola zona 2 e di un suolo del tipo B C E In entrambi i casi per la definizione della performance sono state adottate le metodologie proposte dall Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 188 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura Ordinanza 3274 del 20 03 2003 aggiornata al 15 01 2005 dallATC40 ATC40 1996 assumendo prima un modello che tiene conto della presenza della tamponatura e poi uno che considera quasi esclusivamente il contributo degli elementi strutturali questi due modelli fanno riferimento alla curva di capacit determinata con la prova sperimentale al vero Successivamente sono state considerate le curve di capacit RC1L ed RC3 1L rappresentativo come si vedr nei successivi paragrafi dei due modelli considerati A queste curve di capacit si applicata la metodologia per la valutazione della performance proposta dal OPCM 3274 e dal ATC40 per poi confrontarne i risultati e vedere quale assunzione fosse pi cautelati
123. azione dell altezza dell edificio nel punto in cul si trova lo spostamento dell analisi pushover ed l altezza dell edificio La variabilit delle funzioni di danno deriva dalle incertezze sulla capacit e sulla richiesta ciascuna di queste incertezze assunta lognormale 2 Pop convoluzione b Bp Sp sw B usas 3 6 Nell equazione 3 6 5 la dispersione della curva di capacita Pp la variabilit dello spettro di richiesta e 5 msa l incertezza sulla stima della mediana della soglia che porta allo stato di danno considerata indipendente da capacit e richiesta La convoluzione produce una superficie che descrive la probabilit di ciascun punto d intersezione capacit richiesta Per ottenere il parametro di intensit spettrale che definisce la soglia per il livello di collasso si considera l intersezione della curva di capacit di una certa classe strutturale con lo spettro a forma fissata derivata dalla mappatura sismica probabilistica del territorio opportunamente ridotto per tenere conto del comportamento non lineare della struttura 65 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Le classi di edifici di cui all equazione 3 3 sono definite in base alla tipologia strutturale materiali sistema resistente ecc in particolare si fa riferimento alle 36 categorie tipologiche suddivise ulteriormente in base all altezza ed in funzione dei codici sismici in cui sono
124. bblico privato altro Tipo d uso residenziale ufficio libreria Frequenza d uso gionaliera settimanale occasionale Affollamento nelle immediate vicinanze si o no Accessibilit difficile buona eccellente 116 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Tab 4 6 Parametri generali di vulnerabilit e relativi punteggi modificatori di Vi Parametri generali e ME vv Stato di conservazione medio ea I Livello di danno nessuno 0 Trasformazioni architettoniche e oO DE DS ona Nr ALA Ata Morfologia del sito pato o Regolarita della pianta in dipendenza della tipologia Regolarit della sezione in dipendenza della tipologia in dipendenza della tipolog a Nella terza parte specifica per ciascuna tipologia costruttiva sono riportati i parametri modificatori di vulnerabilit che caratterizzano ciascuna tipologia costruttiva In particolare in Tabella 4 7 sono riportati i parametri modificatori caratteristici delle chiese insieme ai punteggi ad essi associati Tab 4 7 Parametri specifici di vulnerabilit delle chiese e punteggi modificatori di Vi Regolarit della pianta Regolarit della sezione Posizione isolata 0 Cupole Volte i doo rr o i Atezza Muri ateral Oo xa dm O 4 5 5 2 Livello 2 determinazione della curva di capacit attraverso modelli meccanici semplificati Allo scopo di sviluppare una metodologia di secondo livello per le ch
125. cali nel loro sviluppo il primo grande passo nella scoperta precoce sugli oceani stato fatto con la sorveglianza continua eseguita con una serie di satelliti geosincroni stabili in punti fissi sull equatore Dal 1966 quando fu messo in orbita il primo di questi satelliti tutti i temporali tropicali sono stati identificati Vento e vortici che si alzano in aree di bassa pressione sono dunque l origine naturale degli uragani e cicloni Non ci sono fattori umani che generano gli uragani ma sicuramente i mutamenti climatici generati dall inquinamento atmosferico possono essere fattori che amplificano lo sviluppo di questi eventi 1 3 3 Tempeste di grandine e Temporali La grandine la precipitazione di piccole particelle di ghiaccio di diversa forma comunemente chiamati chicchi di grandine Essi sono costituiti da rivestimenti di ghiaccio e si formano all interno di nuvole cumuliformi La grandine pu danneggiare seriamente i raccolti specialmente quelli di grano Una tempesta elettrica comunemente chiamata temporale una potente scarica di elettricit atmosferica che si accumulata nelle nuvole cumuliformi I temporali sono spesso accompagnati da notevoli piogge e qualche volta da grandine Il pi frequente tipo di temporale causato dalla risalita di aria calda La naturale sorgente di tempeste elettriche da ricercarsi nell atmosfera L umidit responsabile della formazione di nuvole cumuliformi dentro le quali cominci
126. cativi o simulando con modelli teorico numerici i meccanismi di sorgente e la propagazione delle onde sismiche si esegue un analisi di scenario ovvero si valutano gli effetti sul territorio a seguito di uno specifico evento sismico La scelta tra analisi di rischio e analisi di scenario dipende dalle finalit dello studio Nel caso di uno studio del territorio a fini preventivi l analisi di rischio preferibile in quanto cumula gli effetti di tutte le potenziali sorgenti sismiche dell area e fornisce una valutazione comparabile tra i diversi comuni interessati dallo studio Per analizzare invece gli aspetti di gestione dell emergenza legati alla protezione civile pi significativa un analisi di scenario in quanto riproduce una distribuzione realistica degli effetti sul territorio fatto che consente di elaborare strategie per il post terremoto 2 3 L UTILIZZO DEL GIS PER LA RAPPRESENTAZIONE E LA SIMULAZIONE DEL RISCHIO SISMICO 2 3 1 Caratteristiche del GIS Un GIS Sistema Geografico Informatizzato uno strumento informatico che consente di archiviare analizzare rappresentare e interrogare dati geografici attraverso il GIS possibile inoltre cogliere le interazioni tra dati con una significativa correlazione spaziale Per queste sue potenzialit il GIS l ambiente ideale all interno del quale sviluppare un analisi multidisciplinare quale quella di rischio sismico che richiede un analisi integrata tra valutazi
127. cato ma semplicemente lo enumera all interno di un insieme di edifici della stessa classe di vulnerabilit rappresentativa di tipologie diverse e variegate Individua all interno del costruito ordinario diverse tipologie edilizie e definisce alcune classi di vulnerabilit A B e C per ciascuna delle quali viene precisata la relazione tra input sismico e danno attraverso matrici di probabilit di danno Viene quindi stabilita una corrispondenza diretta tra tipologia edilizia e classe di vulnerabilit La distribuzione probabilistica dei danni indicata per ciascuna classe di vulnerabilit per i diversi livelli dell intensit sismica ottenuta sulla base dei danni effettivamente rilevati a seguito dei principali eventi sismici che hanno interessato il territorio nazionale Il II livello della metodologia del GNDT un metodo semeiotico basato sulla raccolta di informazioni tipologiche e costruttive su ogni singolo edificio queste vengono combinate attraverso punteggi indipendenti per definire un indice di vulnerabilit J che caratterizza la propensione dell edificio al danneggiamento L indice di vulnerabilit definito in base ad undici parametri che sono stati ritenuti idonei a caratterizzare il comportamento sismico di un edificio Per ogni parametro sono state definite 4 classi ad ognuna delle quali assegnato un punteggio numerico p ad ogni parametro assegnato un peso 7 L indice di vulnerabilit I definito come somm
128. cazione e definizione dei disastri naturali e antropici Un eruzione vulcanica dovuta alla pressione della lava e del gas che rompe la crosta indurita e fuoriesce attraverso il camino principale e quelli laterali Una eruzione si accompagna a fumo gas tossici e cenere la lava cola e forma degli strati che si induriscono quando si raffredda La lava pu fuoriuscire come liquido viscoso o pu esplodere dalla bocca come particelle solide o liquide L emissione di magma presuppone che il materiale sia soggetto ad una pressione Il magma costituito da una miscela di numerose sostanze le pi abbondanti sono i silicati e l acqua la cui tensione di vapore varia considerevolmente con la temperatura del magma Quando nel bacino magmatico la temperatura scende sotto i 1200 C la tensione di vapore aumenta e si libera una quantit di gas sufficiente a mettere in pressione il magma cos da farlo risalite lungo il condotto vulcanico ne deriva una eruzione che cesser solo quando il materiale eruttato avr consentito alla pressione nella camera magmatica di ridiscendere a valori pi bassi 1 2 3 2 Classificazione dei vulcani La classica forma del vulcano quella di un cono simmetrico capovolto con un profondo cratere aperto alla sommit Ci sono diversi tipi di vulcani che possono essere classificati secondo le modalit con cui eruttano Le dimensioni del cono vulcanico dipendono ovviamente dalla quantit di magma eruttato ment
129. che di costruzione dalle condizioni del suolo dalla densit della popolazione nei pressi dell epicentro cos come dal quantitativo totale di energia liberata dal terremoto durante lo studio del processo del terremoto in s non viene fatto uso di misurazioni di intensit Vengono usate altre scale basate su rilevazioni dell energia pi attentamente controllate quella pi conosciuta la scala di Richter del 1935 basata sull ampiezza delle onde sismiche emesse dal terremoto Egli pens di definire come magnitudo il logaritmo dell ampiezza massima di una scossa registrata in una qualunque stazione sismica confrontata con il logaritmo dell ampiezza di una scossa campione che un sismografo dello stesso tipo registra alla distanza epicentrale di 100 km Lo zero della scala equivale ad una energia liberata pari a 10 Joule Il massimo valore registrato stato di magnitudo 8 6 equivalente all energia di 10 J Partendo da questo principio sono state dedotte relazioni opportune che consentono di trarre dalle registrazioni sismiche la magnitudo dei terremoti che le hanno determinate Tabella 1 2 Scala Mercalli Grado Scossa Descrizione strumentale non avvertito avvertito solo da poche persone in quiete gli oggetti sospesi esilmente possono leggerissima lar oscillare avvertito notevolmente da persone al chiuso specie ai piani alti degli edifici automobili ferme possono oscillare lievemente IV nel avvertito da m
130. chiese a causa della tradizione storico culturale del nostro paese sono molto diffuse sul territorio italiano Il problema della vulnerabilit sismica delle chiese presenta problematiche differenti rispetto all edilizia ordinaria L esigenza di conservazione legata al valore storico artistico richiede infatti di operare attraverso un approccio di maggiore dettaglio Dall osservazione dei danni prodotti da precedenti terremoti anche quelli di lieve intensit si potuto osservare come il comportamento sismico delle chiese risulti inquadrabile secondo fenomenologie ricorrenti Infatti pur nella variet delle tecniche costruttive delle dimensioni e delle forme con cui si presentano le chiese d epoche ed importanza diverse la fabbrica risulta quasi sempre costituita da una facciata un aula ad una o pi navate un presbiterio e un abside a questi elementi si possono aggiungere il transetto la cupola le cappelle laterali inoltre quasi sempre presente un campanile o una vela La scelta di criteri e metodi che consentano una valutazione oggettiva in base alla quale formulare idonee correlazioni tra danno ed evento sismico il principale oggetto di studio Allo stato attuale esistono notevoli incertezze ed ambiguit sia nella definizione dei gradi di danno da assumere sia nell identificazione dei meccanismi di collasso Dopo i terremoti Umbria Marche del1997 e Puglia Molise del 2002 i danni osservati alle chiese hanno for
131. ci storici e monumentali SCHEDA PER IL RILIEVO DELLA VULNERABILIT E DEL DANNO SISMICO ALLE CHIESE Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti GN DT via piazza Squadra Denominazione Comune Localit Riferimenti per sopralluogo nome e recapito Posizione isolata Caratteristiche del sito in piano Condizioni d uso quotidiano Stato di manutenzione generale nel contesto urbano avvallamento Affollamento pessimo estremit o angolo su rilievo saltuario discreto corpi bassi annessi in pendio settimanale buono su riporto abbandonata scadente Fig 4 1a Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione introduttiva GNDT 1994 Sezione 1 DATI TIPOLOGICI E DIMENSIONALI una navata due navate tre navate centrale navata centrale largh x lungh __ altezza Max ___ n campate ____ paraste colonne contrafforti esterni volte a botte a crociera a padiglione a vela cupola strutturali si non so quota imposta volta ___ n catene trasversali ___ _ catene cuciture Copertura lignea spingente non sping c a o metallica cordoli pilastrini controventi di falda Abside principale Lo xp xH_ Absidi secondarie Lo xp xH_ forma prin sec rettangolare poligonale semicircolare n aperture capriate volte strutturali S no non so n catene interne ___ catene cerchiatura parz sping 1 navata laterale ma
132. classe di appartenenza dell edificio considerato all interno della Building Typology Matris BTM rappresentativa del costruito europeo possibile definire immediatamente l indice di vulnerabilit tipologico caratteristico di quella determinata tipologia di edifici L indice di vulnerabilit finale sar fornito dalla somma di questo indice tipologico e di un fattore modificatore di comportamento che tiene conto della interazione della costruzione all interno dellagoregato delle caratteristiche costruttive locali dello stato di manutenzione etc Il metodo di I livello utilizzato per definire le classi di vulnerabilit gli indici di vulnerabilit e sviluppare le matrici di probabilit di danno DPM pertinenti alle tipologie della BTM Il II livello della metodologia di maggiore dettaglio prevede infatti la definizione della geometria dei parametri dinamici e strutturali dell edificio e verr tratto in dettaglio nel Cap 5 Per entrambi gli approcci adottati per la generazione dei modeli di vulnerabilit fragilit stata determinata una matrice Building Typology Matrix BTM Tab 3 1 che descrive il costruito prevalente europeo Questa comprende 23 principali classi di edifici raggruppati in base alla tipologia strutturale ed al materiale costruttivo Questi edifici sono divisi i sottogruppi mediante tre tipiche classi di altezza e low rise 1 2 piani per edifici in muratura e legno 1 3 piani per edifici i
133. cnologia GIS un database a scala nazionale ed una metodologia modellata a livello nazionale per la valutazione del rischio e la stima delle perdite Il database a scala nazionale utilizza i seguenti dati demografici popolazione impiego abitazioni destinazione d uso degli edifici residenziale commerciale industriale attrezzature essenziali ospedali scuole stazioni di polizia e dei vigili del fuoco strutture per i trasporti autostrade strade aeropotti ponti gallerie potti impianti acqua potabile acqua di scarico comunicazione corrente elettrica gas strutture ad alto rischio impianti nucleari industrie con sostanze altamente inquinanti siti con attrezzature ed armi militari Hazus prevede tre livelli di analisi Un analisi di I Livello che fornisce una stima approssimativa basata su dati a scala nazionale Un analisi di II Livello che richiede informazioni pi dettagliate riguardo il rischio della localit considerata ed una raccolta pi dettagliata delle tipologie costruttive esistenti nella localit in esame Consente di ottenere valutazioni pi affidabili delle perdite e del rischio 63 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Un analisi di III Livello che consente di ottenere una valutazione del rischio ancora pi affidabile e tipicamente richiede la partecipazione di tecnici esperti quali ingegneri strutturisti e geotecnici che possano modificare i parametri nazionali ed inseri
134. co probabili Tab 3 4 Valori degli indici di vulnerabilit per le classi di vulnerabilit del EMS 98 Vima o VISO Vi Vi Vim A 102 0 94 09 0 86 0 78 D 054 046 042 0 38 0 3 B 0 86 0 78 0 74 0 7 0 62 E 038 03 0 26 0 22 0 14 C 07 0 62 0 58 0 54 0 46 F 022 0 14 0 1 0 06 0 02 Altra importante osservazione che si pu fare considerando le curve in Figura 3 9 che queste sono pi o meno parallele questo accade perch il danno prodotto per una certa intensit su una costruzione di una data classe di vulnerabilit e lo stesso causato dal successivo grado di intensit su una costruzione appartenente alla successiva classe di vulnerabilit 3 2 3 3 Definizione dell indice di vulnerabilit tipologico La EMS 98 descrive le diverse tipologie appartenenti a classi di vulnerabilit attraverso termini linguistici asse pin probabile classe probabile classe improbabile In Tabella 3 5 sono riportate le diverse tipologie costruttive con l attribuzione alle diverse classi di vulnerabilit Anche in questo caso la teoria fuzzy pu fornire un contributo per l interpretazione dei termini linguistici L appartenenza di ciascuna tipologia ad una classe di vulnerabilit rappresentata seguendo la metodologia fuzzy attraverso la determinazione della classe pi probabile Most probable class x 1 di quella probabile Possible class x 0 6 ed il caso eccezionale Untkely class x 0 2 79 Capitolo 3 Vulnerabilit
135. crestia monastero ecc di dimensioni comparabili o che siano evidenti fasi costruttive distinte con soluzioni di continuit nell apparato murario il meccanismo 18 va segnalato se presente una vela o qualche elemento svettante di dimensioni significative che anche se non strutturale possa indurre danni alla struttura sottostante a seguito del suo crollo Nella seconda riga viene invece rilevato l entit del danno per meccanismo sviluppato danno 2 si intende che le lesioni indicano chiaramente la sconnessione della fabbrica in parti con attivazione del cinematismo il caso di danno grave danno 3 si riferisce invece oltre che alle situazioni di crollo locale o globale del macroelemento ai casi in cui il meccanismo ha prodotto evidenti deformazioni permanenti fuori piombo perdita di forma di archi o volte e la funzionalit strutturale ridotta in misura significativa Interessante il rilievo del danno lieve caratterizzato da lesioni che non compromettono la struttura ma che avvisano sulla predisposizione all attivazione del meccanismo Nella terza riga vengono individuate le carenze costruttive che determinano la vulnerabilit di quel meccanismo siccome alcune delle informazioni richieste non sono facilmente rilevabili o il tecnico pu non sentirsi in grado di esprimere un giudizio quando l indicatore qualitativo possibile marcare la risposta negli spazi adiacenti alla dicitura non so in questo caso l indicatore n
136. creti stato adottato l indice di danno Park amp Ang 1985 riportato in Tabella 5 4 Tab 5 4 Indice di danno Park amp Ang Range dell indice di danno DI ino I Grado di danno Definizione Il valore medio dello spostamento spettrale corrispondente ad un certo stato di danno stato determinato utilizzando le seguenti equazioni D D 4k A D AD PES AA TEA 5 30 D D AD EA D D 5 31 A _ D y D D y dove D il valore medio dello spostamento spettrale ad un certo stato di danno e amp e il fattore di degrado che definisce l effettiva quantit del comportamento isteretico I parametri delle curve di capacit e di fragilit sviluppate sono riportate nelle Tabelle 5 5 e 5 6 5 4 METODO PROPOSTO DALL ATC40 L ATCA40 fornisce diversi metodi per la determinazione del performance point Essi sono tutti basati sul calcolo degli spettri di domanda corrispondenti a diversi valori di smorzamento equivalente e sulla determinazione iterativa dello spostamento atteso In sintesi si procede come segue 1 Si effettua una prima stima del performance point generalmente come spostamento di una struttura elastica avente la stessa rigidezza iniziale 2 si determina da esso un legame costitutivo bi lineare equivalente in termini energetici alla curva di capacit fino al performance point 3 si calcola lo smotrzamento equivalente del legame bi lineare ed il conseguente fattore di ridu
137. croce quando si riconosce la presenza del macroelemento nella fabbrica prescindendo quindi dal fatto che il danno si sia verificato quindi queste caselle non vanno barrate solo se ad esempio la chiesa non ha la cupola o manca la torre campanaria Nella seconda riga viene invece indicato il livello del danno nessuna croce danno assente 1 croce accenno di danno 2 croci meccanismo sviluppato oltre alle lesioni si sono manifestati movimenti relativi tra le porzioni in cui la fabbrica si sconnessa 3 croci collasso o situazione prossima alla crisi il macroelemento ha perso la sua funzionalit strutturale per perdita di forma o di resistenza dei materiali Nella terza riga vengono individuate in due voci distinte le carenze costruttive che determinano la vulnerabilit questa non infatti desumibile da caratteristiche tipologiche globali quelle indicate nella sezione 1 ma dai particolari costruttivi qui indicati Alcune delle informazioni richieste sono immediatamente riscontrabili dal rilevatore mentre per altre possono verificarsi due distinti problemi a il dato non facilmente rilevabile collegamenti in copertura puntelli appoggiati sulle volte b la risposta si presta ad un giudizio soggettivo snellezza delle pareti volte ribassate qualit della muratura ecc In entrambi 1 casi quando l operatore non si sente in condizione di rispondere deve barrare gli appositi spazi contraddistinti da non so in modo tale da non ten
138. d Virgola mobile Numero totale di edifici nella sezione censuaria num_unit Virgola mobile Numero totale unit abitative nella sezione censuaria num_abitantit Virgola mobile Numero totale di abitanti nella sezione censuaria num_ab_na Virgola mobile Numero totale di abitanti non associati ad abitazioni TET Virgola mobile Superficie totale degli edifici considerando gli spazi non residenziali I dati generali sulla sezione possono essere agganciati alla mappa digitale dei limiti censuari in modo univoco attraverso il Codice ISTAT ottenuto combinando i codici identificativi della Regione della Provincia del Comune e della sezione censuaria es 7 008 055 001 Regione Liguria 7 Provincia di Imperia 008 Comune di San Remo 005 Sezione censuaria n 1 001 Per quanto riguarda i dati statistici sul costruito Tabelle 2 2 e 2 3 la scheda ISTAT identifica gruppi omogenei di costruzioni dal punto di vista della tipologia muratura cemento armato edifici a pilotis altro e tipologia non identificata del numero di piani da 1 a 2 piani da 3 a 5 piani pi di 5 piani e contesto nell aggregato edificio isolato o in aggregato Per ciascuno dei gruppi omogenei identificati nella sezione sono disponibili informazioni circa il numero di edifici appartenenti a tale gruppo una stima sul volume ed una sulla popolazione residente negli stessi edifici I dati relativi a ciascun gruppo sono suddivisi in percentuali in base alla loro data di costr
139. da modelli semplificati e da pochi parametri meccanici e geometrici disponibili a scala territoriale 114 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Livello 3 un approccio meccanico di vulnerabilit nel quale le coordinate spettrali del terremoto rappresentano i dati di input e la vulnerabilit descritta da una curva di capacit derivata da analisi numeriche Tale livello caratterizzato da una analisi molto dettagliata e pertanto non utilizzabile di fatto a scala territoriale 4 5 3 1 Livello 1 scheda di inventario per la valutazione dell indice di vulnerabilit La metodologia di primo livello si basa su pochi dati in questo caso l approccio necessariamente tipologico Le strutture sono divise in varie classi in dipendenza delle caratteristiche del materiale costruttivo La vulnerabilit connessa principalmente al tipo di monumento palazzo chiesa torre castello ecc Il metodo si basa quindi sull attribuzione di un indice di vulnerabilit V definito in funzione della tipologia del monumento vulnerabilit su base tipologica e corretto attraverso dei punteggi che sono correlati ad alcuni parametri dipendenti dall edificio in oggetto quali ad esempio stato di conservazione qualit dei materiali regolarit strutturale etc modificatori di comportamento Il modello utilizzato molto semplice rappresenta uno strumento di immediata applicazione al territorio e permet
140. degli impalcati di piano e di copertura sono costituiti da pannelli di legno appoggiati su arcarecci in legno In generale la vulnerabilit dipende dal numero dalla dimensione e dalla posizione delle aperture Grosse aperture piccoli maschi murari cos come pareti molto distanziate a causa di ampi locali contribuiscono ad incrementare la vulnerabilit 68 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Tabella 3 1 BTM Building Typology Matrix Simbologia Descrizione del tipo di costruzione descrizione altezza Range altezza h m Rischio Esti marta muratura portante tatai pietrame 1 2 h lt 6 3 5 6 lt h lt 15 medio pietra semplice h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 pietra massiccia h lt 6 6 lt h lt 15 i h gt 15 mer Laterizi 12 ___ basso O muratura portante rinforzatacon __ solette di legno h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 volte in muratura h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 numero 0 0 NOUS ON solette composte di acciaio e muratura solette in calcestruzzo armato h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 muri portanti in muratura confinata o h lt 6 rinforzata 6 lt h lt 15 h gt 15 altri edifici in muratura rinforzata h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 Strutture in calcestruzzo armato Jooo y telai in c a E h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 pareti di taglio in c a h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 telai in cls con pannelli murari di ran er telai regolari E h lt 6 6 lt h lt 15 h gt 15 telai irregolari h lt 6 6 lt h
141. del costruito ordinario Tab 3 13 Punteggi Vm proposti per i modificatori di comportamento degli edifici in calcestruzzo armato Frassine Giovinazzi 2004 Livello di progetto antisismico Fattori di Fulnerabilit Parametri Assen Medio Alto t Basso Livello di progetto antisismico HO 16 0 0 16 Stato di manutenzione Cattiva manutenzione 14 H0 02 0 Basso 1 203 piani 0 02 0 02 0 02 Numero piani altezza Medio 4 5 6 0 7 piani 0 0 0 Alto pi di 7 piani BIRIN 0 06 HD O4 Irregolarit planimetriche CREA hiis 0 02 L Distribuzione delle masse 0 02 KIRI 0 Irregolarit altmetriche 0 04 0 02 0 Travi tozze H0 02 HOOI N Bow windows 0 04 0 02 A Travi Collegate 0 04 0 Fondazione Travi 0 0 O Plinti isolati H0 04 0 O Edifici Aggregati Giunti sismici insufficienti 0 04 i O Attraverso l espressione 3 19 all aggregato viene attribuito un indice di vulnerabilit computando la vulnerabilit degli edifici che lo compongono considerati come isolati e rifinendo la valutazione attraverso un modificatore di interazione dell aggregato AV ed un fattore di vulnerabilit del centro storico AV Il contributo che tiene conto della vulnerabilit delle costruzioni viene calcolato come media dei valori di vulnerabilit dei singoli edifici pesata sul volume o sulla superficie planimetrica Nel caso dell aggregato non sempre semplice definire la superficie planimetrica poich questo presenta delle irregolarit per q
142. della sezione censuaria originaria viene riageregato in ragione della percentuale di area 7 delle stesse unit We gt ri VI 3 18 Si riporta in Figura 3 13 il diagramma di flusso per la definizione di V in una analisi a scala territoriale 34 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario VI indice di vulnerabilit vb I 1 l Tipologia costruttiva indice di vulnerabilit tipologico Caratteristiche edificio numero piani presenza piano debole fattore modificatore di comportamento stato al manutenzione eventuale interazione con edifici contigui per il singolo edificio edificio isolato aggregato Fig 3 13 Diagramma di flusso per la definizione di V in una analisi a scala territoriale Un esempio di analisi di vulnerabilit condotta a scala territoriale quella proposta da Meroni basata su dati ISTAT La consistenza del patrimonio abitativo pu essere desunta dai dati rilevati nell ambito del censimento della popolazione ISTAT 1991 opportunamente rielaborati a fini di vulnerabilit su tutto il territorio nazionale Meroni et al 1999 Meroni et al 2000 Il dato originale delPISTAT si riferisce alla singola unit abitativa alloggio individuale e contiene informazioni sulle persone residenti sulla superficie e su alcune caratteristiche dell edificio a cui appartiene Rielaborando tali schede Lagomarsino e Giovinazzi Lagomarsino e Giovinazzi 2001 hanno ricavato a livello di s
143. della struttura reale Il comune fondamento di queste procedure risiede nell impiego dell analisi di spinta per caratterizzare il sistema strutturale e poi nella possibilit di considerare la risposta direttamente in termini di spostamento attraverso l approccio della struttura sostitutiva di Shibata e Sozen 1976 in cui il periodo della struttura non pi basato sulla rigidezza elastica iniziale K come nelle procedure basate sulle forze ma sulla rigidezza effettiva Kp che corrisponde allo spostamento massimo Gli elementi chiave di un analisi non lineare sono capacit domanda prestazione La domanda una rappresentazione degli spostamenti e deformazioni richieste al moto sismico del terreno alla struttura La capacit l abilit della struttura di resistere alla domanda sismica La prestazione rappresenta la misura in cui la capacit assorbe la domanda la struttura deve avere la capacit di resistere alla domanda sismica in modo che la prestazione sia compatibile con gli obiettivi di progetto In questo capitolo verranno esaminati in particolare i principali metodi di analisi non lineare come il metodo proposto nel Risk UE quello proposto nel A TC40 ATCA40 1996 ed il metodo degli spettri non lineari proposto dall Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri 3274 OPCM n 3274 del 20 03 2003 aggiornata al 15 01 2005 120 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di ca
144. di danno per le classi di vulnerabilit della EMS 98 Le classi di vulnerabilit costituiscono un modo per raggruppare edifici anche diversi ma caratterizzati da un comportamento analogo nei riguardi del sisma a ciascuna classe di vulnerabilit viene quindi associata una relazione tra intensit del terremoto e danno subito Il danno rappresentato in forma discreta attraverso cinque livelli di danno oltre alla situazione di assenza di danno con le seguenti denominazioni 1 danno trascurabile o lieve 2 danno moderato 3 danno grave 4 danno molto grave 5 distruzione Ciascun livello di danno descritto dettagliatamente differenziando le conseguenze su edifici in muratura e su quelli in c a Nella EMS 98 quindi sono riportate delle matrici che riportano per una determinata classe di vulnerabilit la quantit di edifici danneggiati per una prefissata intensit sismica Intensit ed un certo livello di danno Damage L Per esprimere la quantit di edifici danneggiati vengono utilizzati termini linguistici pochi few molti many la maggior parte most Tali matrici risultano per incomplete e vaghe A titolo di esempio considerino le classi di vulnerabilit B e C della scala EMS 98 riportate in Tabella 3 3 Sono infatti incomplete perch come si pu notare nel caso della classe di vulnerabilit B ad esempio non ci sono informazioni per i livelli di danno 3 4 e 5 nel caso in cui l intensit sia
145. dizione ideale dell edificio considerato come isolato dal contesto e non tiene conto della eventuale vulnerabilit indotta dalla presenza di edifici contigui Il modo in cui definito l indice di danno lo rende insensibile alla localizzazione del danno stesso in altri termini un dato livello di danno ha lo stesso peso sia che si verifichi ad esempio al piano terra sia che sia stato rilevato all ultimo piano dell edificio Una simile insensibilit non ammissibile per molte applicazioni la localizzazione del danno pu avere influenza ad esempio sui giudizi di agibilit sulla valutazione dei costi di intervento e sulla stima delle conseguenze per le persone Una terza limitazione infine deriva dalla relativa esiguit di dati disponibili per la calibrazione dei parametri della relazione tra danno vulnerabilit ed entit delle azioni 3 2 2 Il metodo Hazus Hazus un programma che contiene i modelli per la valutazione delle potenziali perdite provocate da terremoto inondazioni e uragani Hazus usa il software geografico d informazione GIS per tracciare e visualizzare i dati di rischio e le potenziali perdite economiche che derivano da danni a costruzioni ed a infrastrutture Inoltre permette che gli utenti valutino gli effetti dei venti delle inondazioni e dei terremoti sulle popolazioni in modo da descrivere possibili scenari di danno e prevedere dei piani di mitigazione del rischio Hazus utilizza a te
146. dotta su un edificio reale in calcestruzzo armato L edificio stato provato a collasso sotto azioni orizzontali nella sua configurazione originaria in modo tale da tenere in conto della presenza della tamponatura e di tutti gli altri elementi costruttivi partizioni interne rivestimenti serramenti Il Capitolo strutturato in tre parti La prima parte dedicata alla descrizione del fabbricato oggetto di studio Paragrafo 6 2 la preparazione della prova sperimentale illustrata nella seconda parte Paragrafo 6 3 nella terza ed ultima parte sono sintetizzati i risultati ottenuti Paragrafo 6 4 149 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 6 2 DESCRIZIONE DEL FABBRICATO Il fabbricato in oggetto risale agli inizi degli anni 80 ed in origine era stato adibito ad uso uffici Alcune fotografie dell edificio sono riportate nelle Figure 6 1a e 6 1b Esso si presenta di forma rettangolare costituito da 2 piani fuori terra aventi dimensioni in pianta pari a 18 50m x 12 00m Alcuni elaborati grafici sono riportati nelle Figure da 6 2 a 6 10 In particolare le piante delle fondazioni del piano terra e del piano primo sono illustrate rispettivamente nelle Figure 6 2 6 3 e 6 4 Le sezioni longitudinale e trasversale sono mostrate nelle Figure 6 5 e 6 6 Le Figure 6 7 e 6 8 riportano rispettivamente le carpenterie del primo e del secondo impalcato Infine una vista assonometrica della sola struttura
147. due diversi contributi un primo relativo alle interazioni in altezza tra edifici adiacenti ed un secondo rappresentativo della diversa posizione dell edificio all interno dell aggregato nell ottica di identificare le posizioni d angolo e di testata comunemente riconosciute come situazioni di maggiore vulnerabilit in Figura 3 14 indicato cosa si intende per posizione d angolo A intercluso tra due edifici I e di testata I per l aggregato Nella figura sottostante si riporta un esempio di edificio d angolo intercluso e di testata con i rispettivi valori dei modificatori Angolo A 0 04 Intercluso I 0 04 Testata T 0 06 Fig 3 14 Esempio di riconoscimento della posizione dell edificio all interno dell aggregato Giovinazzi et al 2004 Nella Figura 3 15 si riporta un esempio di attribuzione dei modificatori che considerano l interazione tra edifici adiacenti di diversa altezza Nel caso del primo edificio partendo dalla sinistra del prospetto della figura il valore attribuito 0 02 poich risulta pi basso solo rispetto ad uno dei due edifici confinanti nel caso del secondo edificio il valore attribuito al modificatore 0 04 poich pi altro su dei 57 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario due edifici che lo fiancheggiano l edificio successivo risulta poi il pi basso su due lati e perci corretta l attribuzione del punteggio 0 04 0 02 20
148. e F spostamenti medi di impalcato 5 rispettivamente per il secondo Fig 6 17a e per il primo Fig 6 17b impalcato 3000 F kN B 2500 l l 2000 E s cm b Primo impalcato primi due cicli e tratto iniziale terzo ciclo Fig 6 17 Fasi significative della risposta in termini di curve F Smedio durante il III ciclo 166 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura Questa fase di carico stata caratterizzata da una ulteriore riduzione di rigidezza 926 kN cm pari al 29 di quella misurata all inizio del primo ciclo ed al 80 di quella misurata all inizio del secondo ciclo dal raggiungimento della massima capacit portante 2501 kN e dal completo sviluppo del meccanismo di collasso Nel seguito sar illustrata sinteticamente l evoluzione della risposta sperimentale osservata durante il terzo ciclo di carico Sar adottata la seguente simbologia s e s spostamenti medi al primo ed al secondo impalcato 4 4 e 4 4 spostamenti medi di interpiano adimensionali al primo ed al secondo impalcato Come precedentemente introdotto durante la prova stato possibile individuare 6 eventi significativi La risposta strutturale perde marcatamente la sua linearit per un carico totale di F 2340 KN punto A La vista del prospetto Ovest dell ed
149. e etc 3 Caratteristiche quantitative meccaniche massa rigidezza resistenza duttilit intrinseca stato pensionale spostamenti sismici etc 4 Caratteristiche dell azione sismica intensit macrosismica picco di accelerazione etc 5 Dati geologici e geotecnici del sito tipo e caratteristiche meccaniche del suolo di fondazione comportamento sismico dei profili geologici etc Metodo 1 Metodi statistici analisi statistiche di grandi campioni di costruzioni soggetti ad un sisma 2 Metodi meccanici valutazione mediante modelli meccanici dei parametri che governano il comportamento sismico delle costruzioni spostamento duttilit etc 3 Metodi basati sul giudizio di esperti valutazioni qualitative o quantitative di fattori che governano la risposta sismica e relative elaborazioni basate sulla conoscenza di esperti Output 1 Vulnerabilit assoluta funzioni di vulnerabilit danno medio in funzione dell intensit sismica oppure distribuzioni condizionali di danno data l intensit sismica Matrici di probabilit di danno o curve di fragilit 2 Vulnerabilit relativa indici di vulnerabilit euristici empirici oppure ricavati sperimentalmente per una quali non disponibile ancora una correlazione con il danno e l intensit sismica essi permettono solo di ordinare le costruzioni secondo la loro vulnerabilit al sisma Molte altre classificazioni e definizioni sono state attribu
150. e sono riportati in Tabella 5 3 125 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Tab 5 3 Parametri delle curve di fragilit ottenute mediante l approccio analitico per i diversi codici normativi Pre Code Low Code Moderate Code High Code ed i quattro stati di danno slight moderate extensive complete Parameters ot the fragility curves for Pre Code masonry buildings Bldg Properties Height m Interstory drift at threshold of damage state Complete Moderate Extensive m33M 2 170 Interstory drift at threshold of damage state Complete Moderate Extensive la E E Spectral Displacements cm fe Tea ES E a os Tos ie Median Median 1 15 S o 0 09 130 Parameters of the fragility curves buildings Bldg Properties Height mi Interstory drift at threshold of damage state Complete Moderate Extensive ERHI 0 01 000 Interstory drift at threshold of damage state Extensive complete Moderate L Partners Ca DA for Moderate Code masonry and RC Spectral Displacements cm Sight Moderate Extensive Complete 0 28 oso suf osi Median 3 3 3 3 3 2 Ll 250 050 397 043 sis 043 i oo oso 127 os 168 040 307 040 liar os 318 os 427 030 s 032 PAUTH 2ACIMNE HIZION 2UNIGE UTCR 130 Capitolo 5 Valutazione della
151. e viceversa nel senso del danno subito in maniera maggiore del previsto fino al crollo L edificio oggetto della sperimentazione stato considerato in un primo momento come rappresentativo di una classe tipologica in questo caso le elaborazioni hanno avuto carattere generale e sono state considerate nella valutazione della performance sismica tutte le zone sismiche e tutti i tipi di suolo definiti dal OPCM 3274 Successivamente si considerato l edificio come appartenente al sito dove effettivamente collocato e qui le elaborazioni hanno tenuto conto della sola zona 2 e di un suolo del tipo B C E In entrambi i casi sono stati considerati due modelli Modello I che tiene conto del massimo contributo della tamponatura e quindi di un comportamento isteretico scadente per questo modello stata considerata come curva di capacit l inviluppo della curva sperimentale fino alla massima capacit portante Modello II rappresentativo di un edificio costituito dal solo telaio in c a e perci si considerata una rigidezza pari a quella secante allo scarico ed una resistenza pati a quella residua in modo da considerare un contributo minimo della tamponatura ed un comportamento isteretico medio A questi due modelli sono state applicate le metodologie proposte dal OPCM 3274 e dall ATC40 per la valutazione della performance Quando si considerato l edificio come rappresentativo di una classe tipologica si riscontrato un buon comp
152. e al vero su un edificio in c a con tamponatura 690 B 360 150 N S Fa A N Y d i z O i Q Q Q o S y Dn 7 2 3 N 3 o poo Po 1 lt tr F a I l SPOGLIATOIO Lia 3 EL O 3 18 LO Y Q p A O W LL 1 3 do ll Q LO nm i S sl i e 98 O E Q 9 S O E S4 S S pS E O Q Q g m coi t 1 N 228 510 15 615 285 585 330 1200 Fig 6 4 Pianta piano primo 154 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura
153. e colta quando possibile La sperimentazione al collasso della costruzione in oggetto ha consentito di annullare alcune delle incertezze legate alla definizione della capacit della classe di edifici che esso rappresenta edifici in c a con tamponatura Attraverso la definizione dei due modelli considerati nell ambito di questo lavoro stato possibile trarre importanti conclusioni la risposta sismica dell edificio qui fortemente condizionata dalla tamponatura il ruolo della tamponatura pu rivelarsi quindi fondamentale in alcune costruzioni non progettate per dover resistere al sisma In particolare nel caso di studio qui trattato la tamponatura offre un importante contributo ai fini della resistenza al sisma e ci porterebbe a tener conto anche degli elementi non strutturali in fase di progettazione di edifici per motivi economici In realt a causa della notevole rigidezza in alcuni casi le tamponature possono originare configurazioni irregolari innescando dei fenomeni che possono compromettere il buon comportamento sismico di un edificio Infatti dalle molte osservazioni condotte successivamente ad eventi sismici si sono riscontrate in funzione dell interazione delle strutture portanti con gli elementi di tamponatura sia i pannelli prefabbricati sia quelli murari ed anche in relazione alla severit dell azione sismica le situazioni pi disparate nel senso della sopravvivenza inaspettata della costruzione all evento oppur
154. e determinazione della risposta massima in spostamento di tale sistema con utilizzo dello spettro di risposta elastico 5 5 1 Determinazione legame forza spostamento generalizzato Curva di capacit Devono essere applicati all edificio almeno due distinte distribuzioni di forze orizzontali applicate ai baricentri delle masse a ciascun piano e una distribuzione di forze proporzionali alle masse e una distribuzione di forze proporzionali al prodotto delle masse per la deformata corrispondente al primo modo di vibrazione Tutti i passi successivi devono essere eseguiti per entrambe le distribuzioni di forze eseguendo le verifiche di duttilit e di resistenza di ciascun elemento meccanismo per la distribuzione pi sfavorevole L analisi deve essere spinta fino al superamento dello stato limite oggetto della verifica Il diagramma risultante ha nelle ascisse lo spostamento del nodo di controllo e nelle ordinate il taglio alla base 5 5 1 1 Passaggio al sistema SDOF equivalente Si indichi con il vettore rappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura di interesse per la direzione considerata dell azione sismica normalizzato al valore unitario della componente relativa al punto di controllo Il coefficiente di partecipazione l definito dalla relazione 146 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Ps 2mp 5 47 gt m
155. e l eurocodice 8 ad es e quindi fa riferimento a strutture di pi recente costruzione Definito il codice sismico attraverso la Building Typology Matrix BTM rappresentativa del costruito prevalente europeo si determina la classe tipologica dell edificio in esame La Building Typology Matrix comprende 23 principali classi di edifici raggruppati in base alla tipologia strutturale ed al materiale costruttivo Questi edifici sono divisi in sottogruppi mediante tre tipiche classi di altezza low rise mid rise high rise Attraverso l individuazione tipologica possibile ricavare i parametri tabellati per ciascuna tipologia individuata nella BTM necessari per determinare lo spettro di capacit e le curve di fragilit Ai fini dell applicazione della metodologia proposta nel Risk UE si anzitutto definita la tipologia dell edificio studiato in particolare trattandosi di un edificio costituito da telai in c a con pannelli murari di tamponatura non armata appartiene alla classe RC3 1 essendo poi costituito da due piani un edificio definito low rise e quindi un RC3 1L Dall analisi della capacit e della domanda si ottiene la valutazione della performance dell edificio Definito infine lo spostamento massimo atteso dalla struttura per quel prefissato evento possibile determinare la probabilit che si riscontri un certo danno ds al realizzarsi dello spostamento S determinato L edificio oggetto della speriment
156. efinizione della scala dipende essenzialmente dal dettaglio dei dati disponibili Per la scelta della metodologia di analisi da eseguire necessario anzitutto definire l unit di analisi che pu essere il singolo edificio l aggregato la sezione censuaria etc La metodologia di analisi a scala territoriale riportata si basa su dati ISTAT in cui l unit di analisi la sezione censuaria mentre nell analisi di vulnerabilit a scala locale si considerato il caso di un edificio inserito in un centro storico Questo esempio potrebbe sembrare una applicazione ad un caso particolare ma in realt rappresenta come si vedr in seguito la forma pi generale per la definizione dell indice di vulnerabilit V Sono riportati per ciascun esempio i diagrammi di flusso con l individuazione delle fasi da eseguire per definire l indice di vulnerabilit 1 3 2 METODOLOGIE DI ANALISI DI VULNERABILIT SISMICA La vulnerabilit sismica di una costruzione la sua suscettibilit ad essere danneggiata da un terremoto in termini operativi un analisi di vulnerabilit deve valutare il danno prodotto da terremoti di varia intensit A tale scopo possono essere utilizzati diversi approcci che fanno cos individuare diverse categorie di metodologie Il panorama delle classificazioni delle metodologie di analisi della vulnerabilit molto vasto i metodi di classificazione impiegati seguono infatti diversi criteri uno dei metodi
157. ei macroelementi costituenti la chiesa Nel capitolo V vengono illustrate le procedure analitiche per la valutazione del danno e quindi delle prestazioni degli edifici esistenti in particolare vengono esaminati i principali metodi di analisi non lineare come il metodo proposto nel Risk UE quello proposto nel ATC40 ed il metodo degli spettri non lineari proposto dall Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 Nel capitolo VI si illustra la prova sperimentale eseguita su un edificio in c a con tamponatura destinato ad essere demolito nell ambito della dismissione dell ex area industriale di Bagnoli L edificio stato provato a collasso sotto azioni orizzontali nella sua configurazione originaria in modo tale da tenere in conto della presenza della tamponatura e di tutti gli altri elementi costruttivi Nel capitolo VII si sono voluti ripercorrere i passi salienti della metodologia relativa alla valutazione della vulnerabilit degli edifici in accordo all approccio definito nell ambito del progetto Risk UE per confrontare i risultati ottenuti nell ambito con quelli ricavati dalla sperimentazione al vero eseguita sull edificio in c a con tamponatura In conclusione sono riportati i pi importanti risultati ottenuti nell ambito di questa dissertazione Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Capitolo 1 CLASSIFICAZIONE E DEFINIZIONE DEI DISASTRI NATURALI E ANTROPI
158. elaio in c a con pannelli murari di tamponatura non armata costituito da massimo due piani low rise e progettato con un codice sismico privo di appropriate regole sismiche e senza la definizione di dettagli strutturali low code tipologia corrispondente al modello I RC1L Low code edifici con telaio in c a costituito da massimo due piani e progettato con un codice sismico che non prevede la definizione di dettagli strutturali Per queste sono state tracciate le curve di capacit nel Risk Ue e si riscontrato che quando si considerata la curva di capacit della tipologia RC3 1L rappresentativa di un modello che affida la resistenza dell edificio esclusivamente alla tamponatura rispetto al modello I i risultati sono meno cautelativi nel Risk UE infatti si sovrastima la capacit Quando invece si considerata la tipologia RC1L rappresentativa di un modello che non considera il contributo della tamponatura i risultati ottenuti si sono rivelati pi cautelativi rispetto al modello II in questo caso si sottostima la capacit 208 Bibliografia BIBLIOGRAFIA Angeletti P Gavarini C 1984 Un metodo di valutazione della vulnerabilit sismica per edifici esistenti di cemento armato Confronti sperimentali Atti del II Convegno Nazionale sulla Ingegneria Sismica in Italia Rapallo ATC 40 Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings Vol 1 ATC Applied Technology Council California Seismic Safety Commission Report
159. ell edificio M e lo spostamento in copertura delledificio AR La curva di capacit rappresenta la risposta laterale della struttura sotto una certa forma di carico essa definita da due punti caratteristici YC Vy Ay capacit al limite di snervamento rappresenta il punto per il quale la struttura inizia ad esibire una risposta non lineare V y C 5 1 y dove 122 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit e 7 coefficiente di sovraresistenza della condizione di snervamento rispetto alla y condizione di progetto y dra Vi i ni O Vi e Cs coefficiente di intensit sismica C mg UC Vu Au capacit ultima rappresenta il punto per il quale la struttura esibisce la massima resistenza Ay Si pa 5 2 47 dove e coefficiente di sovraresistenza della condizione ultima rispetto allo u snervamento A y A e fattore di duttilit u a 0 La curva di capacit pu essere ottenuta come detto con una analisi statica non lineare Questo metodo basato su un approccio incrementale che simula la spinta di forze statiche orizzontali applicate staticamente Per la costruzione della curva di capacita si eseguono 1 seguenti passi 1 scelta della forma di carico da applicare Si suggerisce di applicare per semplicit un sistema di forze orizzontali tali da essere proporzionali al prodotto delle masse di piano e dei coe
160. elli di danno definiti dalla Scala EMS 98 Grunthal 1998 104 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Tab 4 1 Conversione dell indice di danno id in 6 livelli di danno descritti qualitativamente Indice di danno Descrizione del danno strutturale Danno medio danno moderato in molti meccanismi con uno o due meccanismi attivati a livello medio Danno grave molti meccanismi attivati a livello medio con alcuni anismi a livello grave Danno molto grave danno grave in molti meccanismi con possibile crollo di alcuni elementi della chiesa Tale trasformazione ha permesso di ottenere per aree con la stessa intensit macrosismica le matrici di probabilit di danno Damage Probabilistic Matrix DPM che sono in grado di rappresentare probabilisticamente il danno atteso sugli edifici di ciascuna classe attraverso un istogramma Dall osservazione delle matrici di probabilit di danno si potuto notare come ovviamente il danno si incrementa gradualmente con l aumentare dell intensit del sisma Dai dati rilevati a seguito dei terremoti umbro marchigiano 1997 Lunigiana e Garfagnana 1995 e del Lazio 1999 si visto che gli istogrammi di distribuzione del danno medio determinati a seguito di tali eventi sono ben approssimati dalla distribuzione di probabilit di tipo binomiale definita dal solo parametro d danno medio compreso tra 0 e 1 5 kUS k dove p la probabili
161. enere la sezione censuaria o aggregato nel caso di una analisi a scala territoriale necessario anzitutto calcolare l indice di ogni categoria relativo all unit d analisi VE V de rS AV 3 16 dove 1 Pindice di vulnerabilit di base della categoria 7 e AV sono rispettivamente la percentuale di superficie costruita s del numero di edifici e o del numero di abitanti a del modificatore riferita alla categoria considerata e il punteggio dello stesso modificatore di comportamento Il fattore relativo ai modificatori di comportamento AV computa il contributo di tutte quelle caratteristiche della costruzione altezza irregolarit planimetrica e altimetrica stato di manutenzione e qualit costruttiva che influenzano la risposta della costruzione al sisma Pindice di vulnerabilit 1 attribuito in base ad un giudizio Esperto Una volta ottenuta una stima della vulnerabilit delle singole categorie immediato ottenere l indice relativo all intera unit di analisi PE 3 17 dove ro la percentuale di superficie costruita s del numero di edifici e o del numero di abitanti 4 delle singole categorie all interno dell unit di analisi considerata e vo Pindice di vulnerabilit delle stesse categorie Volendo infine stimare la vulnerabilit della sezione censuaria il procedimento del tutto analogo l indice di vulnerabilit 1 delle unit di analisi facenti parti
162. ensionale delle fasi finali di uno tsunami In mare aperto 1 l onda caratterizzata da una limitata ampiezza Al diminuire della profondit del fondale 2 si innesca il fenomeno del runup 3 ed il muro d acqua si riversa sulla costa 4 spingendosi nell entroterra Figura 1 4 Fenomeno del run up 1 2 23 Catalogo dei maremoti Negli ultimi 50 anni la ricerca sui maremoti si evoluta a gradini alternando periodi di grande interesse ad altri di moderata attenzione o addirittura nulla Durante ogni fase di maggiore interesse nei confronti dell argomento solitamente a seguito del verificarsi di un maremoto rilevante si di solito avuta la compilazione di un nuovo catalogo dei maremoti La disponibilit di un catalogo dei maremoti uno strumento essenziale per calcolare il potenziale tsunamigenico di una regione e per determinare il grado di hazard e rischio cui possono essere esposti i diversi tratti di costa Essi possono essere un inestimabile base di partenza per definire le aree sorgenti di maremoti per la comprensione dei meccanismi di generazione e di propagazione dei maremoti stessi e soprattutto per la comprensione degli effetti prodotti dal maremoto sulle coste Nell ambito di un progetto dell Unione Europea denominato GITEC Genesis and Ompact of Tsunamis on the European Coasts che si svolto dal 1992 al 1996 coinvolgendo specialisti di sei paesi europei stato prodotto un catalogo unificato in forma di
163. enza La scheda da utilizzare durante un emergenza post sismica mira principalmente al rilievo del danno e allo stesso tempo del tutto confrontabile con lo strumento proposto per l analisi preventiva Pertanto anche in questa scheda si sono mantenute le informazioni legate alla vulnerabilit intrinseca del macroelemento anche se in questo caso esse sono proposte al rilevatore non in forma di presidi ma come carenze costruttive analogamente alla versione della scheda del GNDT In questa scheda il significato delle informazioni legate alle caratteristiche costruttive del macroelemento deve essere inteso come un giudizio sulle cause del danno su quel particolare strutturale la cui assenza o inefficacia ha permesso l attivazione del meccanismo assumendo pertanto un rilievo legato principalmente alla vulnerabilit constatata a seguito dell azione sismica piuttosto che ad un rilievo classico della vulnerabilit Anche in questo caso estensione a 28 meccanismi in cui il grado di danneggiamento valutato su 5 differenti livelli di danno permette un maggior dettaglio e consente anche dal punto di vista statistico un controllo maggiore su valutazioni discutibili L indice di danno che ne deriva rappresentato da una media normalizzata valutata tramite la seguente relazione 1 28 SN dove 4 il livello di danno subito nei riguardi del k esimo meccanismo da 0 a 5 N d 4 6 la il numero di meccanismi che si sa
164. eologici sempre possibili come i terremoti e le frane o semplicemente per la vetust delle strutture stesse Un esempio fra i pi tragici di disastri causati dalla presenza di dighe che sbarrano corsi d acqua quello del Vajont Anche il cedimento di strutture di altro genere come acquedotti bacini di raccolta di detriti e dighe di sbarramento pu provocare inondazioni Fra le altre cause artificiali sono da ricordare il restringimento di corsi d acqua conseguente a interventi di ingegneria civile come l interramento di una parte del letto l abbattimento della vegetazione che accelera la velocit del ruscellamento la pavimentazione e l edificazione dei terreni che riduce la capacit del suolo di assorbire l acqua Anche l installazione di fognature per l acqua piovana pu accrescere il rischio di inondazioni in quanto aumenta l acqua portata dai fiumi 1 3 1 2 Rischio e previsione Se si vuole fare in modo che nei limiti umanamente prevedibili qualunque eccezionale evento di afflusso meteorico trovi sfogo in un regolare o comunque non dannoso scorrere dell acqua nel fiume o torrente che sia occorre preliminarmente svolgere un esame delle piene Questo studio che statisticamente si fonda sull esame delle precipitazioni non pu prescindere da un contestuale esame dei cosiddetti fattori geometrici ideologici e idraulici riguardanti il bacino imbrifero confluente nel corso d acqua che si esamina Fattori geometrici
165. erformance point e procedura A rappresenta l applicazione pi diretta di concetti e delle relazioni precedentemente descritte 144 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit e procedura B il metodo pi rapido in quanto introduce una semplificazione nella rappresentazione bi lineare della curva di capacit consente dunque con poche iterazioni di determinare il performance point Si assume che non solo la pendenza iniziale della rappresentazione bi lineare rimanga costante ma anche la pendenza del tratto incrudente ed il punto 4 4 Tale semplificazione consente una soluzione diretta senza dover riaggiornare completamente il modello bi lineare ad ogni iterazione poich lo smorzamento efficace i in questo caso solo funzione di d e procedura C rappresenta un metodo grafico per il calcolo del performance point e come la procedura A fa riferimento a concetti e relazioni descritte precedentemente E sicuramente un metodo pi immediato per un calcolo approssimato della prestazione sebbene rappresenti la procedura meno chiara di quelle esaminate Tab 5 10 Fattori di riduzione spettrale per valori di o fissati Comportamento di Comportamento di tipo A tipo B tipo C Be SR 5 1 00 0 83 8 0 83 0 87 0 91 0 78 9 O N 0 61 0 56 20 0 66 15 0 64 0 73 NI T Wo gt Di seguito si riporta solo un
166. erne conto nel successivo calcolo degli indici Gli indici di danno e vulnerabilit intrinseca rappresentano una media normalizzata ad uno dei rispettivi punteggi riportati sui singoli indicatori nel caso che ad alcune domande relative alla vulnerabilit il rilevatore non abbia potuto rispondere necessario detrarne il numero dal denominatore dell indice di vulnerabilit z E evidente che a seguito del sisma indici di danno pi elevati si riscontreranno in chiese con un indice di vulnerabilit alto tuttavia nel passaggio dalla vulnerabilit al danno entra in gioco l intensit macrosismica ovvero la severit del terremoto in quella localit Nel progetto GNDT Molise il carattere preventivo dell analisi ha portato gli autori ad investigare inoltre la possibile presenza di stati fessurativi connessi a meccanismi di danno legati all interazione della struttura con il terreno cedimenti fondali o alla presenza in sito di fenomeni dovuti alla morfologia ed alla geologia dell area interessata movimenti franosi in atto fratturazioni liquefazioni E apparso infatti importante il rilievo di tali fenomeni in quanto anche se in gran parte sconnessi dagli effetti di terremoti passati possono favorire la formazione di 105 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali zone di debolezza nella costruzione che influenzano la risposta strutturale in occasione di un sisma Per tali meccan
167. ertura Per ogni classe di edificio della BTM i partners del progetto Risk UE hanno ricavato i punti caratteristici della curva di capacit nel formato AD Acceleration Displacement ovvero dello spettro di capacit YC Say Sdy UC S Tabelle 5 1a 5 1b 5 1c e 5 1d La funzione di fragilit o funzioni di danno che esprime la probabilit che si riscontri un certo danno ds a seguito del realizzarsi dello spostamento spettrale la seguente P ds s Pu Dia 5 11 ds Sad awdu Tali punti sono riportati nelle ay dove e la deviazione standard del logaritmo naturale dello spostamento spettrale dello stato di danno ds e Sia la mediana dello spostamento spettrale al quale l edificio giunge ad una certa soglia dello stato di danno ds e la funzione di distribuzione cumulata normale standard Tab 5 1a Punti caratteristici dello spettro di capacit definiti mediante Papproccio analitico Pre Code au Yield point Ultimate point BIM Institution yo Du cm MIIL una 17 MH JUNIGE 0 058 AUTH UNIGE MI2M__ UIGE MI2H__ UNIGE CIMNE CIMNE M34L UNIGE M34M__ UNIGE M34H UNIGE RCL JUNIGE KCIM UNICE RCIH URIGI 127 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Tab 5 1b Punti caratteristici dello spettro di capacit definiti mediante l approccio analitico Low Code e ne polti BIM Institution Dy
168. esistano aree costituzionalmente predisposte alle inondazioni tuttavia fanno notare che molte citt importanti vennero costruite nei pressi di corsi d acqua per motivi legati alle comodit di trasporto e alla possibilit di fruire di impianti di energia e di risorse idriche e che sarebbe antieconomico abbandonare l utilizzazione di questo tipo di aree Le tendenze pi recenti nel controllo delle inondazioni privilegiano entrambi i tipi di approccio dato che i metodi non strutturali hanno ottenuto una maggiore considerazione Si riportano in Tabella 1 7 alcuni degli eventi pi disastrosi che hanno provocato un grande numero di vittime 1 3 2 Tornado e Uragani 1 3 2 1 Formazione e sviluppo dei venti Tornado e uragani sono generati dal vento in particolari condizioni atmosferiche Il vento lo spostamento di aria in relazione alla rotazione della superficie terrestre ha 2a Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici una costituzione tridimensionale con le componenti orizzontali che sono considerevolmente pi grandi di quelle verticali I venti hanno velocit orizzontali tipiche di 50 Km h sebbene nelle correnti a getto siano state registrate velocit superiori a 300 Km h Le velocit verticali sono intorno ai 10 Km h di conseguenza il termine vento diventato sinonimo delle componenti orizzontali dei venti Tabella 1 7 Principali disastri causati da inondazioni 1642 Cia 500000
169. esistenti In particolare sono previsti tre diversi stati limite con tre differenti livelli di intensit sismica Quindi rispetto agli edifici di nuova costruzione viene introdotto un livello di stato limite aggiuntivo Stato Limite di Collasso SLCO per portare in conto il non rispetto dei criteri di Gerarchia delle resistenze ed il basso livello di duttilit Gli stati limite di Danno Severo SLDS e di Danno Limitato SLDL invece corrispondono rispettivamente allo Stato Limite Ultimo ed allo Stato Limite di Danno per gli edifici di nuova costruzione Ai fini della determinazione dell azione sismica occorre la determinazione dello spettro di risposta Le elaborazioni eseguite hanno tenuto conto di tutte e quattro le zone 191 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura sismiche individuate nell ordinanza a cui corrispondono un valore dell accelerazione orizzontale massima pari a zona 1 gt ag 0 35g zona 2 ag 0 25g zona 3 gt ag 0 15g zona 4 gt ag 0 05g La normativa definisce le seguenti categorie di profilo stratigrafico del suolo di fondazione per ognuna delle quali riporta poi i parametri necessari a caratterizzare lo spettro di risposta A Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi caratterizzati da valori di Vs superiori a 800 m s comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m B Depositi di sabbie o ghiate molto addensate o a
170. essibilit del sito e nella colonna di destra esprimere un giudizio sulPefficacia del particolare costruttivo modulando il suo giudizio su tre diversi livelli 0 inefficace 1 modesto 2 buona 3 completamente efficace La presenza di una catena che contrasta il ribaltamento della facciata per esempio non rappresenta in assoluto un buon presidio la sua posizione o il fatto che sia lenta pu renderla infatti inefficace sotto le azioni sismiche Tab 4 2 Elenco dei meccanismi di danno proposti nella nuova metodologia di rilievo MECCANISMO DI COLLASSO pasa Parte della chiesa i TAIBALTAMENTO DELLA FACCIATA OT 2 MECCANISMI NELLA SOMMITA DELLA FACCIATA O facciata 3 MECCANISMI NEL PIANO DELLA FACCIATA m 4 PROTIRO NARTECE TM 3 RISPOSTA TRASVERSN EDEL AA O 6 MECCANISMI DI TAGLIO NELLE PARETI LATERAL m 7 RISPOSTA LONGITUDINALE DEL COLONNATO chiese a pi navate 1 8 VOLTE DELLA NAVATA CENTRALE Toll_ 9 VOLTE DELLAE NAVATE LATERAL on TO RIBALTAMENTO DELLE PARETI DI ESTREMIT DEL TRANSETTO T ___ 11 MECCANISMI DI TAGLIO NELLE PARETI DEL TRANSETTO Il TRANSETTO EAN LONE PARETI DEL TASSETTO Pa Taero Fa farca TRIONFA TETTI ARCO TRIONFALE 714 CUPOLA TAMBUROMBURIO TR on MS JLANTERNA To Fe JAIBALTAMENTO DELCABSIDE NOT 17 MECCANISMI DI TAGLIO NEL PRESBITERIO O NELL ABSIDE I ABSIDE 718 VOLTE DEL PRESBITERIO O DELL ABSIDE Tom 19 MECCANISMI NEGLI ELEMENTI DI COPERT
171. este strutture sono simili a quelle in cls con pannelli murari regolari di tamponatura non armata eccetto che per il sistema strutturale che manca di regolarit dei telai in cls o dei pannelli murari L irregolarita del telaio in cls e o la presenza di piani deboli in particolare al piano terra producono un cattivo comportamento strutturale sotto carichi laterali 71 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario RC4 Sistemi accoppiati telai e pareti di taglio Questi edifici hanno sistemi strutturali composti da telai in c a e pareti di taglio RC5 Pareti in c a prefabbricato Questi edifici sono costituiti da pareti di taglio in c a prefabbricato collegate da solai in c a prefabbricate Gli edifici pi vecchi hanno spesso connessioni inadeguate per l ancoraggio delle pareti ai solai ed in generale le connessioni ai pannelli prefabbricati sono spesso fragili Le pareti possono avere numerose aperture per porte o finestre di dimensioni tali che esse sembrano pi un telaio che ad una parete di taglio RC6 Telai in cls prefabbricato con pareti di taglio in cls Questi edifici hanno solai in c a composte tipicamente da elementi prefabbricati con o senza soletta superiore di cls gettato in opera Travi e pilastri in cls prefabbricati sostengono i solai di copertura ed intermedi I solai ed i nodi trave pilastro sono completati da getti integrativi di cls Elementi di acciaio saldato sono spesso usati per co
172. etry Geometry 0 04 0 02 0 Plan Irregularity Rae 0 04 DERE Mass distribution Mass distribution 0 02 0 01 0 G t G t a NN 0 04 a UN 0 04 0 02 0 Mass distribution Mass distribution Superimposed flors A Weight thrust and connections Retroffiti T A Intervention Aseismic Devices Barbican Foil arches Buttresses Vertical Irregularity te Middle Sa Aggregate Building Insufficient ni Corner N position aselsmic Joints Header Staggered floors 0 04 Aggregate Building a l Buildings with elevation i j 0 04 0 04 different height y Beams i Different level Foundation Connected beams foundations Isoleted Footing Short column Bow windows 3 3 ANALISI DI VULNERABILIT SU SCALA TERRITORIALE E LOCALE La peculiarit della metodologia descritta la possibilit di applicazione a diverse scale e come gi anticipato la definizione della scala dipende essenzialmente dal dettaglio dei dati disponibili evidente per che analisi di maggiore dettaglio si eseguono su porzioni circoscritte di territorio dal momento che come si vedr queste richiedono molteplici dati generalmente accompagnati da rilievi ad hoc Si riconoscono scale locali di maggiore dettaglio e scale territoriali Quando si esegue una analisi necessario anzitutto definire l unit di analisi che pu essere il singolo edificio l aggregato la sezione censuaria etc Di seguito si riporta un esempio di metodologia a scala territor
173. ezione censuaria gruppi di edifici omogenei per tipologia costruttiva muratura cemento armato pilotis altro o ignoto e numero di piani uno o due piani da tre a cinque piani oltre cinque piani indicando il numero di edifici il loro volume e la popolazione residente I dati relativi a ciascun gruppo nella sezione censuaria sono quindi suddivisi percentualmente per classe di et 7 classi prima del 1919 dal 1919 al 1945 dal 1946 al 1960 dal 1961 al 1971 dal 1972 al 1981 dopo il 1981 dopo la data di classificazione livello di manutenzione buona e scarsa e contesto urbano edificio isolato o in aggregato Possono essere inizialmente identificate sette distinte categorie di edifici quattro in muratura Tabella 3 8 e 3 in c a Tabella 3 9 I punteggi scelti per i modificatori di comportamento Tabelle 3 10 e 3 11 sono coerenti con i risultati pubblicati nell ambito di una valutazione condotta su ampie aree del territorio nazionale Meroni et al 2000 facendo riferimento ai comuni nei quali erano disponibili le schede GNDT di I e II livello sono stati valutati gli indici di vulnerabilit medi corrispondenti a gruppi di edifici omogenei in relazione ai diversi parametri del censimento ISTAT Ad esempio per gli edifici in muratura possibile valutare per ciascuna classe di et la variazione di I in funzione del numero dei piani del contesto strutturale e delle condizioni di manutenzione 55 Capitolo 3 Vulnerabi
174. f the application to Catania city E Faccioli L Frassine D Finazzi V Pessina S Lagomarsino co ordinator S Giovinazzi S Resemini E Curti S Podest with the collaboration of S Scuderi 2004 211
175. faglie presenti sui margini convergenti o di trasformazione che sono mosse direttamente dallo spostamento relativo delle due zolle queste faglie mosse principalmente dall assestamento gravitazionale della superficie della placca appena formatasi raramente danno luogo a terremoti che superino una magnitudo di 6 0 sulla scala di Richter Poich i margini delle placche sono anche il luogo di ubicazione della maggior parte dei vulcani del mondo i terremoti e i vulcani tendono a presentarsi nelle stesse zone come nel caso della cintura di fuoco del Pacifico La cartina in Figura 1 2 mostra come la maggiore concentrazione di zone contraddistinte da attivit vulcanica intensa si trovi in corrispondenza dei margini delle zolle Le forze che stanno alla loro origine sono comunque diverse o correlate solo indirettamente I grandi terremoti avvengono solo raramente in contemporaneit con eruzioni vulcaniche ma il movimento del magma all interno di un vulcano in eruzione pu causare fagliazioni e microsismi Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Figura 1 2 La cartina mostra come la maggiore concentrazione di zone contraddistinte da attivit vulcanica intensa si trovi in corrispondenza dei margini delle zolle 1 2 1 3 Onde sismiche DalPipocentro di un terremoto si originano due tipo di onde sismiche onde prime P e onde seconde S Esse vengono a volte chiamate anche onde di volume in qua
176. fficienti modali relativi al primo modo di vibrare 2 amplificazione dei carichi orizzontali per un moltiplicatore tale da ottenere una risposta elastica lineare la somma dei carichi rappresenta il taglio alla base 3 risoluzione della struttura attraverso la determinazione degli spostamenti e delle sollecitazioni incluso lo spostamento in copertura in questa fase nessun elemento si plasticizza 4 amplificazione dei carichi fino ad ottenere la platicizzazione di almeno un elemento 5 risoluzione della struttura 6 aggiornamento della matrice delle rigidezze assegnando rigidezza ridotta all elemento che entrato in campo plastico 7 ripetizione dei passi 4 5 e 6 Si costruiscono in questo modo curve come quella riportata in Figura 5 2 125 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Base Shoar po carac cune Roof Disolacament Fig 5 2 Richiesta e capacit nel metodo Per definire la perdita globale di resistenza della struttura necessario ridurre O eliminare la rigidezza degli elementi che hanno raggiunto uno stato limite Va dunque ripetuto l intero processo a partire dal passo 1 costruendo cos nuove curve di capacit Fig 5 3 Base Shear Roof Displacement Fig 5 3 Curve di capacita con progressiva perdita di resistenza della struttura La curva di capacita finale che tiene conto delle progressive perdite di resiste
177. geneit strutturale sopraelevazioni corpi aggiunti rifusioni presidi antisismici archi di controspinta catene barbacani corpi di intasamento su travi o volte rngrossi murari fattori modificatori di comporta mento dell edificio inserito in un centro storico Fig 3 18 Diagramma di flusso per la definizione di VI nel caso di un edificio inserito in un centro storico 91 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Capitolo 4 VALUTAZIONE DELLA VULNERABILIT DEGLI EDIFICI STORICI E MONUMENTALI 4 1 INTRODUZIONE Nel nostro paese caratterizzato da una considerevole attivit sismica e con un patrimonio storico monumentale di notevole rilievo il tema della vulnerabilit sismica ed in particolare la sua valutazione per la salvaguardia del suddetto patrimonio assume una notevole importanza Infatti i recenti eventi sismici hanno messo in evidenza come spesso le costruzioni di interesse storico artistico siano spesso pi vulnerabili rispetto ad altre tipologie di manufatti anche terremoti di limitata intensit determinano sovente stati fessurativi evidenti e per alcuni elementi architettonici della chiesa situazioni d instabilit con crolli locali Nella valutazione della vulnerabilit sismica di strutture monumentali seppure la variet tipologica delle costruzioni sia molto ampia non si pu prescindere di attribuire alle chiese un ruolo peculiare Infatti le
178. getto del Risk UE sono riportati nelle Tabelle 7 6 e 7 7 rispettivamente per i casi RC3 1L low code e RCIL low code Dall esame di questi si nota che per ci che concerne il caso RC3 1L si hanno risultati identici sia per PA TC40 che per POPCM 3274 questo accade perch lo spettro di domanda interseca lo spettro di capacit nel tratto lineare pertanto non viene mai superata la capacit massima 1 87 cm Nel caso RCIL invece POPCM risulta pi penalizzante quando dmax lt demas dove d lo spostamento massimo richiesto e d lo spostamento massimo offerto dalla struttura PA TC40 invece pi penalizzante nel caso opposto La capacit massima 9 58 cm viene superata in tre casi zona 1 suoli BCE e D zona 2 suolo D Con PATC40 invece la massima capacit viene superata in tre casi zona 1 suoli B C E e D zona 2 suolo D Anche con PATC40 viene superata negli stessi tre casi Max Tab 7 6 Spostamenti richiesti RC3 1L low code ATC40 OPCM n 3274 Amax Cm Suolo A B C E Suolo D Amax cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 0 2469 0 3009 0 28 zona1 0 24 0 30 0 28 zona 2 OIS 02207 0 200 zona2 0 17 0 22 0 20 zona 3 0 1045 0 1369 0 124 zona3 0 10 0 13 0 12 zona 4 0 034 0 048 0 035 zona4 0 03 0 04 0 04 Tab 7 7 Spostamenti richiesti RC1L low code ATC40 OPCM n 3274 Amax cm Suolo A B C E Suolo D dmax cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 5 50 11 5 26 3 zona 1 T 20 11 4 19 3 zona 2 oN 6 50 17 2 zona 2 5 20 8 13 13
179. ggiunto illustrato per le pareti esterne del lato Ovest e del lato Est rispettivamente nelle Figure 6 19a ed 6 19b Sul lato Ovest oltre all incremento dell ampiezza delle fessure a 45 nel pannello murario tra le due finestre in corrispondenza del lato superiore destro della parete adiacente lato struttura di contrasto era chiaramente visibile la rottura per schiacciamento locale degli spigoli della tamponatura dovuta alla concentrazione delle forze orizzontali trasmesse dal telaio in c a Il danneggiamento della tamponatura in questa zona accompagnato dalla evidente fessurazione della testa del pilastro che converge in tale nodo che preannuncia la rottura a taglio di tale elemento Fig 6 19a Sul lato est in tutti i pannelli murari del primo ordine compresi tra le finestre ed i pilastri era chiara la rottura a 45 dovuta alle tensioni di trazioni inclinate collasso per rottura diagonale per trazione Fig 6 19Ib Inoltre anche sul prospetto Est nello spigolo superiore sinistro della parete dal lato della struttura di contrasto stato riscontrato lo schiacciamento localizzato della tamponatura Anche all interno dell edificio nelle tramezzature aventi direzione parallela a quella di spinta le ampiezze delle lesioni si erano chiaramente incrementate Il quadro fessurativo presente in alcuni ambienti interni del primo piano mostrato nelle Figure 6 20a e 6 20b 167 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su u
180. gilit relative al modello I relativo alla curva di capacit bi lineare elasto incrudente ed alla tipologia RC3 1L Modello I elasto plastico RC3 1L low code 1 00 0 90 P D gt ds 0 90 P D gt ds 0 80 0 80 0 70 0 70 0 60 0 60 0 50 Zi 0 50 0 40 g l 0 40 slight 0 30 moderate 0 30 moderate 0 20 extensive 0 20 extensive 0 00 i 0 00 i 0 1 2 3 4 Sd cm 5 0 1 2 3 4 Sd cm 5 Fig 7 9 Curve di fragilit relative al modello I relativo alla curva di capacita bi lineare elasto plastica ed alla tipologia RC3 1L Confrontando le curve di fragilit del modello I di Figura 7 8 con quelle della tipologia RC3 1L si nota che per piccoli valori di spostamento S4 S4 1 le previsioni relative al danneggiamento sono simili al crescere di Sj S 72 3 le curve relative alla RC3 1L prevedono un danneggiamento leggermente superiore per gli stati danno estenstve e complete La dispersione risulta la stessa nei due casi Dal confronto delle curve di fragilit relative al modello I che tiene conto della curva di capacit elasto plastica con le curve della tipologia RC3 1L si nota che per piccoli valori di spostamento Sj S4 1 le previsioni relative alle RC3 1L prevedono un magliore danneggiamento al crescere di Sj le previsioni diventano simili E inoltre importante notare come nel modello I la cu
181. gine di uno tsunami non va dunque ricercata solamente in fenomeni sismici in generale si pu affermare che qualunque causa in grado di perturbare verticalmente una colonna d acqua sufficientemente grande muovendola dalla sua posizione di equilibrio in grado di originare uno tsunami dunque possono a pieno titolo diventare causa di tsunami anche eruzioni vulcaniche esplosioni frane e movimenti tettonici sottomarini A queste cause di origine terrestre ne va aggiunta anche una esterna costituita dal possibile impatto con oggetti cosmici Proprio per evitare le possibili inesattezze legate ai diversi termini impiegati per indicare il fenomeno stato deciso nel corso di una convegno scientifico internazionale tenutosi nel 1963 di introdurre la parola giapponese tsunami quale denominazione ufficiale 1 2 2 2 Meccanismi di generazione e propagazione Uno tsunami profondamente differente dal comune moto ondoso che ha la sua origine nell azione dei venti in mare aperto Nel classico moto ondoso le onde sono caratterizzate da un periodo intervallo di tempo tra due onde successive solitamente di 5 20 secondi e da una lunghezza d onda distanza tra due creste successive di circa 100 200 metri le onde di uno tsunami invece hanno un periodo dell ordine di un ora e una lunghezza d onda che pu raggiungere anche il valore di alcune centinaia di km Ma i parametri fisici che pi di ogni altro caratterizzano le onde di uno tsunami
182. glia ha avuto termine attraversando il globo per 20 minuti E solo nelle immediate vicinanze della faglia intorno all epicentro del terremoto che queste vibrazioni sono sufficientemente potenti da poter causare dei danni Le onde sismiche possono essere avvertite a grandi distanze dall epicentro e per questo motivo sono utili ai fini dello studio dei terremoti I sismografi gli strumenti che registrano queste onde possono segnalare attivit sismiche su ampie estensioni del globo incluse regioni dove raramente possono essere effettuate misurazioni in loco La registrazione dell arrivo di onde P e S pressione e scorrimento effettuata dai sismografi pu essere utilizzata per determinare l epicentro l estensione e l orientazione della faglia I sismologi fanno uso di diversi metodi per classificare l entit dei terremoti Uno di questi quello cio di ordinare i terremoti in base alla loro intensit sismica pone Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici l accento sugli effetti alle persone e alle cose attraverso la classificazione su una scala ordinale del grado di danneggiamento degli edifici e di altre strutture La scala di questo tipo pi comunemente usata la Mercalli Tab 1 2 modificata Questa classificazione ordina i terremoti dal grado di intensit I appena avvertito al grado di intensit XII distruzione totale Poich la distruzione causata dai terremoti dipende dalle tecni
183. gt 5 T o 580 S lis 1014 travetto L 690 45 ch S 660 x S 9 S gt o 2 S D _ N Q 3 O O Q leo e 3 bin N 3 3 e 8 S ajg O 1 N S JS 3 0 S gL di 1 X ss 8 E i a D gt D S D n n n S J x A o gt N N o S i E Ea a gt N Y pr N o le ul non D MN SS i N amp 3 O e gt S 3 gt a Z O O e e e Es g S N _ Y i o Sm S y Q gt 1 al gt i 3 TRAVATA 12 15x60 TE 3 I ci 8 3 g a IN G T 2 2 Q E S D S N LL a 3 S Co i 45 A g sj 2 3 3 A S 2 L gt lt q 3 MM Lo Epi se N TRAVATA 13 15x60 ww z 9 8 S ES r 3 Il a g a Y Sa 3 e z i 45 40 D 6 3 Q 20 28 1014 travetto L 656 28 2 S O o2 23 2S 475 a 2 O 15 1014 travetto L 590 5 s gt Ea 3 i O gni ed 0 fera a i N Ww 8 i a 8 P a 8 N eS O I al 2 1 TRAVATA 10 20x60 BS O Po gt O e E 9 E 1408 30cm L 695 40 2 20 665 pee 198 30cm L 610 10 585 20 2 2010 rompitratta L 695 a g 20 665 2 2010 rompitratta L 610 10 585 20 N N g N I A 0 z N 600 TRAVATA 11 20x60 Fig 6 7 Carpenteria primo impalcato 157 510 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 6 608 a 5 g5 40 6 698 1 300 290 5 15
184. h vicino alla costa sono concentrate in pochi metti sul livello del mare molte attivit umane le ondate degli uragani e dei tifoni possono causare molte perdite di vite umane e molti danni alle cose I venti raggiungono la loro velocit massima alla distanza di 10 100 Km dal centro dell uragano e diminuiscono rapidamente con l aumentare della distanza Alla distanza di 500 Km la velocit del vento solitamente inferiore a 30 Km h Le precipitazioni pi intense si hanno nelle condizioni di intensa convezione nelle pareti dell occhio Gli uragani e 1 tifoni possono produrre piogge di 250 mm al giorno La liberazione del calore latente associato con queste precipitazioni mantiene bassa la pressione e forti i venti La circolazione tangenziale rapidamente vorticosa dei venti degli uragani pu essere spiegata dalla conservazione del momento angolare Proprio come un pattinatore ruota pi velocemente quando porta le braccia in basso vicino all asse di rotazione cos l aria ruota in maniera pi vorticosa quando viene richiamata verso il centro dell uragano dalla bassa pressione Senza l attrito il vento aumenterebbe in funzione inversa della distanza dal centro Cos un vento con velocit di rotazione di 5 Km h a una distanza dal centro di 500 Km dovrebbe avere la velocit di 250 Km h se arrivasse a una distanza dal centro di solo 10 Km L attrito riduce un po le predette velocit ma il 32 Capitolo 1 Classificazione e definizione
185. he a lato 102 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali del portale nella stessa navata o evidenza di vecchie aperture tamponate tra il portale ed il rosone La compilazione accurata della sezione 1 facilita l individuazione dei meccanismi di danno attivati dal terremoto da indicarsi nella sezione 3 Fig 4 1d Ciascuno dei 18 indicatori previsti rappresenta un particolare cimematismo di collasso in un macroelemento della fabbrica parte strutturalmente autonoma che coincide in genere con un elemento architettonico Tali cinematismi come gi illustrato in precedenza sono schematicamente riportati nell abaco riportato in Figura 4 2a e 4 2b e si riferiscono ai seguenti macroelementi facciata 1 2 e 3 aula 4 5 6 e 7 arco trionfale 3 cupola o tiburio 9 ribaltamento di altre pareti di estremit transetto cappelle 9 e 10 ribaltamento dell abside 11 volte del presbiterio o dell abside 12 rottura a taglio delle pareti 13 meccanismi negli elementi di copertura 14 torre campanaria 14 e 15 aggetti o vele 16 Ciascun indicatore caratterizzato da tre righe il macroelemento con eventualmente la descrizione del cinematismo a cui ci si riferisce il meccanismo di danno atteso in relazione al cinematismo le carenze costruttive che comportano una elevata vulnerabilit del macroelemento a questo specifico cinematismo Nella casella della prima riga necessario porre una
186. he costruttive In chiese di grosse dimensioni formate da diversi macroelementi aula abside transetto navata centrale e laterale sono presenti in molti casi tipologie di copertura differenti che generano gi in situazioni statiche comportamenti disuguali capriate nell aula centrale puntoni di falda nell abside che devono essere evidenziate e catalogate in Modo autonomo La necessit di formulare uno strumento da dovere utilizzare per un analisi di vulnerabilit preventiva ha determinato l esigenza di adottare una scheda che pur mantenendo Papproccio per meccanismi di danno avesse per ogni cinematismo una lista di presidi antisismici storici o moderni che rappresentassero quelle soluzioni tecnologiche adottate per contrastare l attivazione e lo sviluppo del meccanismo Di seguito riportato a titolo d esempio la sezione riguardante i meccanismi della copertura dell aula Figura 4 4 le modalit di compilazione sono del tutto analoghe alla versione del GNDT nella prima riga riportata la denominazione del meccanismo o del macroelemento di cui si vuole valutare la vulnerabilit con a fianco un box da marcare solo se il macroelemento presente nella chiesa che si sta considerando Nella riga successiva sono riportati invece una serie di presidi che possono contrastare l attivazione del suddetto cinematismo Per ognuno di essi il rilevatore dovr evidenziare la presenza o impossibilit di rilevarlo per inacc
187. he specifica la causa dell evento generante e pi precisamente EA sisma a terra ER sisma in mare EL frana in terra ES frana sottomarina VA eruzione vulcanica a terra VO eruzione vulcanica sottomarina GL frana subaerea GS frana sottomarina 12 13 Coordinate evento sono le coordinate geografiche dell evento che ha causato il maremoto 14 Intensit macrosismica ossia la massima intensit attribuita al sisma sulla base della scala Percalli Cancani Sieberg in XII gradi specificata solamente quando la causa un terremoto 15 Magnitudo terremoto cio la magnitudo Richter del sisma generante 16 Profondit focale del sisma generante 17 VEL ossia Volcanic Explosivity Index un valore rappresentativo dell entit dell eruzione vulcanica generante sulla scala proposta da Simkin 1981 18 Runup cio la massima altezza in cm raggiunta dall onda di maremoto sulla costa 19 Tsu int ossia l intensit del maremoto sulla base della scala proposta da Ambraseys 1962 divisa in 6 gradi che misura Pentita del maremoto in base agli effetti prodotti sulle persone sull ambiente e sulle strutture 20 Revisione cio l indicazione se evento stato riesaminato in dettaglio dagli autori in catalogo La tabella QLT completa i cui campi sono appena stati descritti di seguito riportata La sezione QLAF una parte nella quale vengono date descrizioni pi dettagliate sul maremoto con tutti i relativi rife
188. i E tempeste 70 terremoti gt siccit incendi boschivi gt freddo gelo grandine 60 e altre al O numero eventi D O W O 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 anno Fig 1 16 Tendenza degli ultimi anni del numero di catastrofi naturali suddivise per categorie 200 incendi esplosioni zia E catastrofi dell aviazione catastrofi della navigazione gt catastrofi del traffico terrestre 150 incidenti in pozzi e miniere a E crollo di edifici e ponti Vv o vari 9 Vv e 100 gt c w DA NEC C a a pae KZ rr e RE 2 o E AXE O0EPpeo p 0 el O l l 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 anno Fig 1 17 Tendenza degli ultimi anni del numero di catastrofi antropiche suddivise per categorie 41 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione Capitolo 2 RISCHIO SISMICO E METODI DI VALUTAZIONE 21 INTRODUZIONE Il terremoto un evento dannoso che ha spesso come conseguenza la distruzione o il grave danneggiamento di beni materiali e o che comporta una sostanziale perdita di vite Questo certamente uno degli eventi dannosi generati dalle forze della natura pi temuto dall uomo per il gran numero di perdite di vite umane che esso provoca in particolare dalle statistiche dei disastri naturali e antropici si evince che addirittura la principale
189. i rappresentano una misura della fragilit della costruzione al terremoto Per semplicit stato scelto come intervallo dell indice 0 1 i valori prossimi ad uno sono assunti da costruzioni pi vulnerabili quelli prossimi a zero sono invece rappresentativi di una esperta progettazione L associazione di una costruzione ad una specifica classe di vulnerabilit pu essere definita da questo indice di vulnerabilit Fig 3 10 in accordo con la teoria fuzzy 78 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario questi indici hanno un intervallo possibile 1 ed uno poco probabile rappresentativo della transizione tra due classi adiacenti Per esempio per la classe di vulnerabilit A quando 1 1 si ha un intervallo possibile dell indice di vulnerabilit che 0 86 lt V lt 0 94 come si nota anche dalla Tabella 3 4 Pintervallo dei valori poco probabili 0 78 lt V lt 0 86 e 0 94 lt V lt 1 02 LI LL ta E un k T a T 0 02 0 06 0 14 0 22 0 3 0 38 046 0 54 062 07 0 78 0 86 0 94 1 02 Vulnerability Index Y Fig 3 10 Funzione di appartenenza dell indice di vulnerabilit delle classi della EMS 98 In accordo alla definizione fuzzy dell indice di vulnerabilit la Tabella 3 4 mostra il valore pi probabile per ciascuna classe di vulnerabilit vo 1 limiti VI e va di incertezza dell intervallo il pi grande Vo max ed il pi piccolo VC limite dei valori po
190. i bacini idrici e trattenendo il ruscellamento nelle zone alte a monte dei fiumi In alcune situazioni il metodo degli interventi strutturali si dimostrato pienamente efficace ma in altre fallito disastrosamente La critica a questo modo di affrontare il problema oltre a far notare che il costo delle strutture per controllare il flusso dell acqua spesso supera il valore dei beni economici che si intende proteggere sottolinea il fatto che le dighe spesso accrescono i rischi legati alle inondazioni perch attirano gli abitanti delle localit colpite pi vicino ai corsi d acqua di quanto la prudenza consiglia cosicch se una diga crolla le conseguenze sono pi gravi Gli argini artificiali non fanno altro che spostare il pericolo pi a monte o pi a valle e il loro crollo pu essere estremamente dannoso I sostenitori dei metodi non strutturali preferiscono l impiego di criteri di programmazione del territorio di zonizzazione e di imposizione di vincoli per limitare l edificazione del suolo nelle pianure alluvionali Essi suggeriscono che si dovrebbe incoraggiare l utilizzazione di questi terreni per scopi agricoli per boschi o per aree di svago Nelle zone dove gi in corso uno sviluppo edilizio si dovrebbero costruire edifici in grado di resistere alle inondazioni e si dovrebbero approntare sistemi di allarme precoce Gli oppositori del tipo di approccio non strutturale concordano sul fatto che sia auspicabile evitare che
191. i dei grani i lapilli sono frammenti molto piccoli delle dimensioni di noccioline i blocchi sono dei grandi frammenti spigolosi di roccia vulcanica le bombe sono grandi pezzi di roccia rotonde o a forma di spirale Se un tufo costituito fondamentalmente da cenere si pu formare un deposito spesso qualche metro che ricopre l intero territorio Quando questo tipo di tufo diventa compatto col tempo chiamato roccia tufacea Quando la lava a bassa viscosit subisce un rapido raffreddamento si forma un tipo di vetro vulcanico compatto chiamato ossidiana Questo si forma perch il gas contenuto 20 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici nella lava non ha la possibilit di fuoriuscire e rimane intrappolato all interno della roccia cristallizzando Il rapido raffreddamento di gas e lava pi viscosa forma la pietra pomice che ha una porosit fino all 85 che la rende molto leggera e in grado di galleggiare sull acqua I gas vulcanici possono fuoriuscire in una moltitudine di forme Tra le pi pericolose di queste ci sono le valanghe di gas incandescenti consistono in una miscela di gas vulcanico e cenere pi denso dell atmosfera che pu discendere lungo un pendio a pi di 100 km h Ancora pi devastanti sono gli effetti delle eruzioni di ignimbrite incandescenti nuvole di cenere che viaggiano ad una velocit di circa 500 km h che possono propagarsi su un territorio di centin
192. i si deve la rottura d equilibrio la possibilit di dislocazioni in superficie legata alla profondit della zona dove la rottura si determinata A parit di altre condizioni un terremoto tanto pi disastroso nella zona epicentrale quanto meno profondo Con il crescere della profondit gli spostamenti permanenti da esso provocati in superficie si fanno sempre pi lievi fino a scomparire Il terremoto rispetto a tutte le altre catastrofi naturali quello che determina il maggior numero di vittime non solo per i danni che provoca lo scuotimento del terreno sugli edifici provocando crolli ma spesso dando origine ad altri fenomeni disastrosi come gli tsunami Si riportano in Tabella 1 1 alcuni degli eventi pi disastrosi che hanno provocato un grande numero di vittime 1 2 1 2 Classificazione dei terremoti I terremoti possono essere classificati in accordo alle differenti cause che li generano in terremoti tettonici generati dall improvviso scorrimento di grosse porzioni di litosfera dette placche lungo un determinato piano chiamato di faglia terremoti vulcanici che si presentano connessi alle eruzioni vulcaniche sono generati dalla rottura di rocce a seguito della tensione termica dovuta all intrusione di magma negli areoli vulcanici Questi sono caratterizzati dalla loro localizzazione profondit inferiore ai 10 km e intorno ai vulcani e dalla loro energia terremoti subsidenti che sono eventi locali
193. i si servono delle documentazioni relative a inondazioni precedenti per valutare la probabilit del verificarsi di nuovi casi di varia portata Ad esempio se un inondazione di una determinata gravit ha una probabilit su cento ogni anno di essere uguagliata o superata essa viene definita come inondazione tipo ogni cento anni 26 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici 1 3 1 3 Controllo delle inondazioni Nel tentativo di prevenire o ridurre i danni dovuti alle inondazioni si usano due tipi diversi di metodi a volte fra loro contrastanti strutturali e non strutturali I sostenitori dei metodi strutturali fanno affidamento sulla costruzione di dighe e bacini di contenimento argini e sbarramenti canali artificiali sistemi di deviazione dei corsi d acqua nonch sugli interventi sui bacini idrici Le dighe per il controllo del flusso idrico trattengono l acqua quando questo eccessivo per ridurre il rischio a valle poi dopo che il pericolo passato l acqua viene scaricata lentamente Gli argini artificiali servono a rendere pi alte le sponde dei corsi d acqua riducendo cos la probabilit degli straripamenti In alcuni casi l acqua viene deviata in bacini di riserva appositamente predisposti per le piene eccezionali in modo da ridurre l altezza del livello a valle Un altro sistema quello di ridurre la quantit di liquido che affluisce ai corsi d acqua mediante il rimboschimento de
194. i vari macroelementi Per quanto riguarda i dati dimensionali e tipologici si cercato di ampliare le sezioni che erano risultate insufficienti a descrivere chiese di grandi dimensioni la presenza di numerose cappelle laterali di diversa fattura e dimensioni la presenza di facciate tipologicamente differenti rispetto alla classica forma a capanna trova in questa nuova versione una giusta collocazione in modo da evitare confusione al rilevatore e allo stesso tempo la presenza di molte annotazioni in campo libero che hanno lo svantaggio di essere dati difficilmente archiviabili e processabili I dati raccolti rappresentano la vulnerabilit intrinseca della fabbrica che gioca un ruolo fondamentale come dimostra l osservazione dei danni nel comportamento strutturale La seconda parte legata alla definizione dell indice di vulnerabilit le modifiche apportate sono in tale sezione quelle che risultano essere le pi significative I 28 meccanismi permettono l analisi anche di chiese di grandi dimensioni con lo stesso grado di accuratezza Un esempio che pu risultare significativo rappresentato dai meccanismi di collasso della copertura che nella versione del GNDT erano raggruppati in un unico indicatore La diversificazione introdotta in 3 differenti 106 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali meccanismi permette di individuare e catalogare con maggior precisione le caratteristic
195. ia della vulnerabilit A tal fine sono utilizzate delle schede per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese elaborate dal GNDT Figure 4 1a 4 1b 4 1c 4 1d 4 1e 4 1 f 4 1g e 4 1h La scheda strutturata in modo da guidare il rilevatore nel sopralluogo ed indirizzarlo verso l interpretazione dei meccanismi di danno attivati e l individuazione di particolari costruttivi fondamentali nei riguardi della vulnerabilit non invece previsto un rilievo dimensionale e del quadro fessurativo che rallenterebbe le operazioni senza aggiungere conoscenza nei riguardi della risposta strutturale considerata la scala territoriale dell indagine Nella parte iniziale della scheda sezione introduttiva Fig 4 1a sono indicate la denominazione del manufatto la collocazione toponomastica i dati relativi al sopralluogo squadra che ha eseguito il rilievo data dello stesso persona che ha consentito l accesso Inoltre sono richieste informazioni sui seguenti aspetti a caratteristiche del sito b posizione nel contesto c condizioni d uso e possibilit di affollamento d stato di manutenzione generale E evidente che questi dati anche se non sono caratteristiche intrinseche della fabbrica influenzano la vulnerabilit ed in particolare sono utili in analisi complessive di rischio dove si considerano gli aspetti della pericolosit e dell esposizione J5 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifi
196. iale basata su dati ISTAT in cui l unit di analisi la sezione censuaria ed un esempio di analisi di vulnerabilit a scala locale dove si considerato il caso di un edificio inserito in un centro storico Questo esempio potrebbe sembrare una applicazione ad un caso particolare ma in realt rappresenta la forma pi generale per 83 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario la definizione dell indice di vulnerabilit Y poich nel caso di edifici considerati isolati e ordinari sono nulli alcuni addendi che contribuiscono alla definizione di V 3 3 1 Indice di vulnerabilit a scala territoriale Il metodo utilizzato per la valutazione della vulnerabilit stato sviluppato per il costruito ordinario introducendo un indicatore sintetico l indice di vulnerabilit V che definito sia su base tipologica identificando l edificio o la classe di edifici come appartenente a una certa tipologia edilizia sia su base semeiotica considerando cio quanti pi possibili particolari strutturali tecnologici e costruttivi in grado di influenzare la risposta sismica della costruzione Sotto queste ipotesi l indice di vulnerabilit Y risulta cos definito V V AV 3 15 dove V l indice di vulnerabilit di base della tipologia vulnerabilit dell edificio considerato come isolato e AV il punteggio totale dei modificatori di comportamento Definita l unit di analisi che in g
197. iese stato necessario semplificare i classici metodi di analisi strutturale infatti tale approccio generalmente applicato a scala territoriale Nel caso delle chiese non concettualmente corretto utilizzare una curva di capacit che rappresenti il comportamento globale della struttura ma la curva deve essere definita per ogni singolo macroelemento Il motivo per il quale non corretto definire un unica curva di capacit che descrive il comportamento globale dell edificio monumentale deriva dal fatto che il danno ed il collasso nelle chiese spesso avvengono localmente in accordo alla complessit architettonica alle caratteristiche costruttive fasi costruttive trasformazioni alla poca resistenza a trazione della muratura Questo approccio consente di stimare con pochi ME Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali parametri tipologici e geometrici una curva di capacit del macroelemento stimando anche l efficacia di alcuni presidi antisismici le catene ammorsamenti etc La vulnerabilit sismica valutata attraverso il metodo dello spettro di capacit Freeman 1998 lo scenario di danno definito dall intersezione tra la curva di capacit e lo spettro di risposta che rappresentativo del terremoto scelto Il metodo di analisi usato per definire la curva di capacit basato sull analisi dell equilibrio limite L analisi limite rappresenta un metodo semplific
198. iesti pet ciascuno stato limite definito dal OPCM 3274 Inoltre si calcolata l accelerazione di picco al suolo che determina la configurazione della struttura ottenuta alla fine della prova sperimentale Fig 7 7d si riscontrato che questa si verifica a seguito di un evento sismico caratterizzato da una a g pari a 0 50 corrispondente ad una richiesta massima di spostamento pati a 16 2 cm Per questo valore si poi calcolato il corrispondente periodo di ritorno pati a circa 3800 anni e la probabilit di superamento in 50 anni pari a circa 111 5 sari rr Fig 7 7 Danneggiamento riscontratrato nel prospetto ovest dell edificio per una richiesta di deformazione corrispondente rispettivamente a a SLDL b SLDS c SLCO d massima accelerazione di picco al suolo 202 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura Si cos riscontrato che l edificio in grado di resistere senza danni strutturali ad un evento sismico con periodo di ritorno di 225 anni SLDL di resistere con danni strutturali limitati ad un evento sismico con periodo di ritorno di 475 anni SLDS e di riuscire a sopportare seppure con gravi danni strutturali ad un evento sismico caratterizzato da un periodo di ritorno di 2475 anni SLCO I risultati ottenuti mediante l applicazione dei tre stati limite sono rappresentati nella Tabella 7 13 In questa sono riportati per ciascuno stato limite di danno definito 1 corrispondenti per
199. ificio in prossimit di tale evento illustrata in Figura 6 18a In corrispondenza di tale punto al primo piano stata osservata l apertura di una fessura diretta a 45 nella fodera esterna della parete perimetrale Est lato struttura di contrasto Fig 6 18a mentre si incrementata l ampiezza delle fessure gi notate sulla parete Ovest durante il secondo ciclo di carico Fig 6 18b Ci consente di affermare che tali pareti si sta sviluppando il meccanismo di collasso associato alla rottura diagonale per trazione I valori degli spostamenti e degli spostamenti di interpiano adimensionali per i due impalcati erano s 1 249 cm s 2 106 cm 4 4 0 0028 4 4 0 0020 La massima capacit portante laterale stata di F 2501 KN punto B Essa stata attinta per uno spostamento medio pari a s 2 935 cm in copertura e pati a s 1 873 cm al primo impalcato Gli spostamenti di interpiano erano 4 4 0 0042 4 5 0 0024 Per questo valore del carico il danneggiamento si concentrava soprattutto negli elementi costruttivi del primo piano Ci coerente con il maggiore incremento di 4 4 rispetto a 4 4 Per tale livello di deformazioni tutte la pareti esterne del primo piano dirette secondo la direzione di carico presentavano chiari quadri fessurativi e o erano notati distacchi tra pareti murarie e struttura in calcestruzzo armato e o presentavano rotture per schiacciamento locale Il livello di danneggiamento ra
200. ilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit oscillazione la sovra resistenza e la duttilit Alcuni di questi parametri si ricavano dai codici una volta definito il livello di riferimento per la progettazione altri si considerano indipendenti e assegnati a priori in base alla tipologia strutturale 5 2 1 Modello di capacit La capacit globale di una struttura dipende dalla resistenza e dalla capacit di deformazione dei singoli componenti della struttura Allo scopo di determinare il comportamento strutturale oltre il limite elastico si utilizzano delle tecniche di analisi non lineare come quella denominata pushover o analisi non lineare incrementale di spinta Il concetto alla base di tale analisi che la capacit complessiva della struttura di sostenere le azioni sismiche pu essere descritta dal comportamento di forze statiche equivalenti incrementate fino a raggiungere il collasso inteso come incapacit di continuare a sostenere carichi verticali Il sistema di forze in questione deve simulare in modo quanto pi realistico possibile gli effetti di inerzia prodotti dal sisma nel piano orizzontale essi a loro volta dipendono dalla risposta della struttura pet cui il sistema di forze andrebbe cambiato durante l analisi pushover adattivo Attualmente per non complicare oltre misura il procedimento la distribuzione di forze assunta fissa durante l analisi In genere essa costruita
201. inisce l appartenenza di un certo parametro ad uno specifico insieme ovvero il valore di X 1 quando l appartenenza possibile plausible Xy 0 1 quando il valore del parametro raro ma probabile possible 0 se il parametro non appartiene all insieme considerato Pd 3 2 3 2 Curve di vulnerabilit ed indici di vulnerabilit semi empirici L appartenenza di un edificio ad una specifica classe di vulnerabilit definita dall ndice di vulnerabilit Esso ha valori arbitrari e rappresentano solo un punteggio che quantifica il comportamento sismico dell edificio L intervallo dell indice di vulnerabilit compreso tra 0 ed 1 L intervallo delle percentuali corrispondenti ai termini quantitativi few many e most adottati dalla scala EMS 98 sono rappresentati in seguito nella Figura 3 8 cs E CE E m Ln Es La Pa Membership Function yera O 10 ZU 30 40 SL 60 TO BO 30 100 ter many I T SI S 100 Fig 3 8 Range delle percentuali della funzione X per i termini quantitativi few many e most TI Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario La percentuale di edifici danneggiati corrispondente al termine few minore del 10 quella corrispondente al termine many compresa tra 20 e 50 quella relativa al termine most superiore al 60 Come si nota dalla Figura 3 8 ci sono delle situazioni in cui i termini si sovrappongono ad esempio tra il 10 ed il 20 p
202. inizione del tipo di comportamento isteretico Tipo A rappresenta strutture con cicli d isteresi ampi e stabili Tipo B rappresenta strutture che mostrano una moderata riduzione dell area dei cicli d isteresi Tipo C rappresenta un comportamento isteretico assai limitato con una notevole riduzione dell area dei cicli e determinazione SDOF equivalente a comportamento bi lineare elasto incrudente e conversione in formato AD ossia acceleration displacement e valutazione dello smorzamento equivalente B considerato come somma del contributo viscoso smorzamento proprio della struttura e di quello isteretico 195 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura legato all energia dissipata dalla struttura quest ultimo ricavato a partire dalla risposta bi lineare del SDOF equivalente e determinazione dello smorzamento efficace Be infatti lo smorzamento equivalente ricavato al punto precedente sovrastima l effettiva energia dissipata trascurando il degrado ciclico pertanto esso va ridotto in funzione del tipo di comportamento isteretico Tipo A B o C attraverso il coefficiente k e riduzione dello spettro di domanda in funzione dello smorzamento efficace B efi gt e determinazione del punto di performance Note le caratteristiche dinamiche della struttura in oggetto T periodo Pi forma modale 77 massa si rappresentata la curva sperimentale fornita in termini di taglio e spostamento
203. interamente telai a nodi rigidi o parzialmente telai a nodi semirigidi le sollecitazioni flettenti W Strutture in legno Le strutture in legno sono tipicamente abitazioni singole o piccole abitazioni multi familiari Il sistema resistente alle forze laterali costituito da telai in legno controventati o telai di legno rivestiti da pannelli pannelli in compensato o altri pannelli a base di legno Vista la leggerezza di tali tipologie costruttive si hanno in questo caso carichi modesti Queste costruzioni hanno solitamente luci ridotte Esse possono presentare elementi in muratura quali canne fumarie o possono essere parzialmente o totalmente rivestite da murature I solai sono solitamente costituiti da arcarecci in legno collegati superiormente da pannelli a base di legno mentre le pareti sono realizzate da montanti in legno rivestiti da pannelli a base di legno e o a base di gesso Il metodo adottato per la valutazione della vulnerabilit sismica implementato nell ambito del progetto Risk Ue di tipo macrosismico basato quindi sull osservazione dei danni La definizione di un metodo macrosismico richiede la disponibilit di dati relativi al danno osservato a seguito di fenomeni sismici di diversa intensit L Italia ha una grossa tradizione in tal senso con dati rilevati a seguito dei principali eventi sismici ma la disponibilit di rilievi del danno sismico non comune a tutti i paesi europei inoltre i dati disponibi
204. iodi di ritorno con le relative probabilit di superamento in 50 anni Tab 7 13 Sintesi dei risultati ottenuti dall applicazione degli SL definiti dall OPCM 3274 Stato Limite T anni Prob di ag 9 diva superamento in cm 50 anni DL 225 lt 20 0 10 0 63 DS 475 lt 10 0 25 1 80 CO 2475 lt 2 0 38 15 1 7 6 CURVE DI FRAGILIT 7 6 1 Applicazione ad un caso reale I modelli di fragilit forniscono la probabilit condizionata che un edificio eguagli o superi un certo livello di danno ds per un terremoto avente una certa intensit La valutazione delle perdite e dei danni agli edifici richiede modelli di fragilit che identifichino i diversi stati di danno degli edifici Per Pimplementazione degli scenari di Catania nell ambito del progetto del Risk Ue non sono state considerate le curve di fragilit definite nel capitolo 5 del presente lavoro Anche per l applicazione eseguita sull edificio di Bagnoli si sono utilizzate le stesse curve di fragilit adottate per la citt di Catania WP11 Faccioli et al 2004 In questo caso a differenza delle curve proposte nella metodologia generale le soglie dello stato di danno sono delle funzioni di D spostamento corrispondente alla capacit ultima e D spostamento corrispondente alla capacita al limite di snervamento Sy 0 7D S 1 5D Sy 0 5 D D Si D La distribuzione di probabilit del livello di danno rappresentata dalla probabilit di atti
205. ione Fig 4 1d Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione 3 GNDT 1994 97 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Ai fini della compilazione di questa sezione il rilievo eseguito indicando a la possibilit di attivazione del meccanismo di collasso b l entit del danno graduando il proprio giudizio su 3 livelli 0 danno nullo 1 danno lieve 2 danno medio 3 danno grave c le vulnerabilit intrinseche della fabbrica a quel meccanismo tramite i due indicatori di vulnerabilit gi citati evidente che nel caso di uso della scheda in fase preventiva la compilazione relativa al danno pu essere omessa tuttavia in molti casi i danni prodotti in occasione di precedenti terremoti sono ancora visibili specie se la chiesa non stata restaurata di recente e quindi risulta molto utile rilevare tali dissesti per una previsione pi affidabile della vulnerabilit Volendo precisare meglio le modalit di compilazione si deve porre una croce nella casella della prima riga se presente il macroelemento connesso a quel meccanismo o se si riscontra che tale meccanismo potrebbe attivarsi ci significa che vanno sempre segnati i meccanismi 13 e 14 mentre il meccanismo 10 richiede la presenza di un transetto o di cappelle che escono dal profilo delle pareti laterali il meccanismo 15 presuppone che esistano corpi di fabbrica annessi sa
206. iscaldamento adiabatico ed essiccamento Le temperature all altezza di 5 Km sul livello del mare sono di norma 10 C pi elevate di quelle del resto dell uragano Tabella 1 9 Scala Beaufort per la classificazione dei venti e per la determinazione della forza del mare Grado Velocit h max Nome vento Caratteristiche E h onde Calma Il vento non sposta il fumo che sale verticalmente mare calmo 0 1 Bava di vento Il vento fa ondeggiare una colonna di fumo mare increspato al largo altezza delle onde minore di 0 1 m 2 6 11 0 3 Brezza leggera Il vento muove le banderuole e le foglie piccole onde al largo 3 12 19 1 Brezza tesa Il vento agita banderuole e ramoscelli piccole onde ampie al largo 4 20 28 1 5 Vento moderato Il vento muove i rami e mantiene tese le banderuole onde lunghe 5 29 38 Il vento solleva polvere e carta agita iaia rami onde ampie e 6 39 49 sal fresco Il vento agita gli alberi e muove turbini di polvere sibila tra rami e cavi tesi onde ampie e lunghe con creste bianche Hi 50 61 62 74 i i teso Vento forte Il vento scuote gli alberi si fatica a tenere gli ombrelli impossibile tenere il mare con barche Burrasca Il vento rompe piccoli rami asporta tegole ed oggetti non fissi si cammina con difficolt navigazione difficoltosa onde lunghe e alte fino a 5 5 m con creste di schiuma Burrasca forte Il vento provoca lievi danni a tetti ed a strutture elevate il mare si gonfia e
207. ismi di danno 19 e 20 stato inserito solo il rilievo del danno presente in quanto risulta improbabile potere valutare vulnerabilit specifiche della chiesa tramite un giudizio qualitativo e speditivo 4 3 1 3 Calcolo degli indici di danno e di vulnerabilit e analisi di vulnerabilit L elaborazione dei dati rilevati ed in particolare di quelli presenti nella sezione 3 Fig 4 1d consente di ricavare due distinti indici Chiamando 7 il numero di meccanismi che potenzialmente potrebbero essere attivati nella chiesa con intervallo che varia da 0 a 18 v il punteggio totale numero complessivo di indicatori di vulnerabilit riscontrati che varia da 0 a 2 per singolo meccanismo da 0 a 36 in totale 4 livello totale di danno subito il cui punteggio varia da 0 a 3 per singolo meccanismo da 0 a 54 in totale p il numero di indicatori di vulnerabilit per i quali non stato possibile rilevare l informazione o formulare un giudizio per esempio certe zone della fabbrica come il sottotetto possono non essere ispezionabili specie in emergenza possibile calcolare i seguenti indici d 1 indice di danno 1 4 1 3n tale indice un numero compreso tra 0 e 1 che quantifica il livello medio di danno subito dalla chiesa In particolare l indice di danno vale 1 se il livello di danno risultato grave in tutti i meccanismi possibili 2 indice di vulnerabilit i E 4 2 2n p tale indice un numero compreso t
208. ismico non comune a tutti i paesi europei inoltre i dati disponibili sono confrontabili solo a fronte di diverse assunzioni essendo rilevati secondo criteri diversi Per ovviare a questi problemi il metodo stato derivato facendo riferimento alla scala macrosismica europea EMS 98 Alla EMS 98 sono state apportate delle modifiche con l introduzione di altre tipologie costruttive e si eseguita una interpretazione mista probabilistica e fuzzy delle definizioni in essa contenute Particolare rilievo stato dato alla derivazione del metodo utilizzato per la definizione degli indici di vulnerabilit degli edifici e dei fattori modificatori di comportamento Giovinazzi e Lagomarsino 2001 La peculiarit di questo metodo Papplicazione a diverse scale scala territoriale scala locale e la possibilit di utilizzarlo disponendo anche solo dei dati sufficienti a operare una classificazione tipologica del costruito ogni altra informazione disponibile pu essere comunque considerata nella valutazione contribuendo a rifinirla Il metodo quindi molto flessibile non risulta vincolato alla disponibilit di dati rilevati ad hoc pet 53 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario valutazioni di vulnerabilit sismica e consente di integrare in un unica valutazione dati provenienti da diverse fonti e caratterizzati da una diversa qualit Sono poi riportati due esempi di analisi a scala locale ed a scala territoriale La d
209. ite alle diverse metodologie esistenti ora ispirandosi al percorso metodologico ora facendo riferimento alla tipologia di dati utilizzati ad esempio se il metodo esprime numericamente la probabilit di danno viene detto di tipo quantitativo se combina giudizio esperto ed elaborazioni di dati osservati viene detto zbrido se la vulnerabilit dell edificio individuata da pi sintomi di carenze intrinseche viene chiamato serzezotico 55 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Le metodologie possono essere distinte anche in base al livello di analisi si riconoscono scale di analisi territoriale e scale locali In linea di principio questa distinzione dipende dal dettaglio dei dati disponibili anche se evidente che una analisi molto dettagliata come quella a scala locale diventa onerosa su grandi porzioni di territorio 3 2 1 Metodologia di I e II livello del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti La procedura per la valutazione della vulnerabilit sismica degli edifici in muratura attualmente utilizzata dal GNDT deriva da una proposta formulata nel 1983 Benedetti e Petrini 1984 essa si basa sull analisi di una serie di informazioni sulle caratteristiche degli elementi costitutivi dell edificio che vengono raccolte tramite schede Le prime due facciate scheda di primo livello valida per tutte le tipologie strutturali contengono i dati relativi alla localizzazione alla geometria ed all
210. itorio nei confronti dei principali elementi esposti persone beni economia ecc dunque necessario definire determinati parametri significativi del rischio Un parametro rappresentativo del danno apparente medio subito dagli edifici il grado di danno medio Hp cio la media dei gradi di danno D k 0 1 2 3 4 5 definiti dalla scala EMS 98 Grunthal 1998 pesati sulle probabilit scenario probabilistico o frequenze scenario deterministico di accadimento p 5 Mp Y Di D 2 7 k 0 50 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione Nota l intensit sismica e valutato l indice di vulnerabilit possibile valutare il rado di danno medio mediante l equazione analitica in forma chiusa I 6 25 V 13 1 2 3 Una volta stabilita la distribuzione dei danni stato possibile risalire alle percentuali di edifici crollati ed inagibili mediante relazioni empiriche dedotte da precedenti eventi sismici e analogamente effettuare una stima dei morti e feriti gravi e dei senzatetto sulla base dei danni riportati dalle costruzioni Bramerini et al 1995 Hp 2 5 1 tanh 2 8 51 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Capitolo 3 VULNERABILIT SISMICA DEL COSTRUITO ORDINARIO 3 1 INTRODUZIONE La vulnerabilit esprime la quantit di risorse suscettibili di essere perse in relazione all evento Nel caso delle costruzioni la vulnerabilit sismica di una edificio la su
211. l Risk UE sono stati proposti dai gruppi di lavoro diversi metodi per lo sviluppo di modelli di capacit e fragilit da utilizzare nell elaborazione di scenari di rischio e per la stima delle perdite attese Questi metodi utilizzano diversi approcci analitici analytical approaches ed analizzano diversi tipi di edifici In aggiunta a questi metodi c il code based approach che considera i parametri di progetto riportati nelle diverse norme sismiche europee come dati sperimentali disponibili In seguito si forniranno le linee guida per la comprensione dei due diversi approcci con i risultati forniti dai partners del progetto per la definizione delle curve di capacit e di fragilit per le diverse tipologie costruttive definite nella BIM 125 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit 5 3 1 Modello di capacit Il modello di capacit di un edificio una curva di capacit idealizzata definita da due punti caratteristici YC capacit al limite di snervamento e UC capacit ultima Tali punti sono definiti dalle coordinate definite nel paragrafo 5 2 1 Per la conversione della la curva di capacit rappresentata in termini di taglio e spostamento V AR nello spettro di capacit ossia nel formato ADRS Acceleration Displacement Response Spectra accelerazione spostamento spettrale S S2 occorre conoscere le caratteristiche dinamiche T periodo Pi forma modale
212. l XI Congresso Nazionale ANIDIS L ingegneria Sismica in Italia Genova Kramer S L 1995 Geotechnical Earthquake Engineering Upper Saddle River N J Prentice Hall Lagomarsino S Maggiolo L Podest S 2001 Vulnerabilit sismica delle chiese proposta di una metodologia integrata per il rilievo la prevenzione ed il rilievo del danno in emergenza Atti del X Convegno Nazionale ANIDIS L Ingegneria Sismica in Italia Potenza Lagomarsino S Podest S 1999 Metodologia per l analisi di vulnerabilit delle chiese Atti del IX Convegno Nazionale ANIDIS L Ingegneria Sismica in Italia Torino Lagomarsino S Podest S Risemini S 2004 Observational and mechanical models for the vulnerabilit assessment of monumental buildings 13 World Conference on Earthquake Engineering Vancouver B C Canada Mazzolani F M Dolce M Landolfo R Nicoletti M 2004a Seismic upgrading of RC buildings by means of innovative techniques the ILVA IDEM project In XI Congresso Nazionale L ingegneria Sismica in Italia ANIDIS 2004 Genova Mazzolani F M Della Corte G Calderoni B De Matteis G Faggiano B Panico S Landolfo R Dolce M Spina D Valente C 2004b The ILVA IDEM Project Full Scale Pushover Test on an 210 Bibliografia Existing RC Structure Part Experimental Results In XI Congresso Nazionale L ingegneria Sismica in Italia ANIDIS 2004 Genova Mazzolani F M Calderoni B Spina D Valente C
213. la popolazione La vulnerabilit fisica degli edifici esistenti stata attribuita a due categorie principali degrado per vetust e degrado per ragioni costruttive rispettivamente riferiti al periodo di costruzione e al contesto produttivo Sulla base di questi parametri gli alloggi italiani che il Censis individua come insieme da sottoporre a verifica risultano pari a 3 575 000 di cui il 36 5 per ragioni di anzianit ed il 63 5 per cause tecniche I rischi di bassa qualit tecnica degli edifici e di scarse verifiche progettuali sono dovuti al rapido processo di edificazione 1 4 4 Atti terroristici conflitti armati 144 1 Definizione e cause Con terrorismo si intende un atto o una minaccia di violenza o un atto suscettibile di pregiudicare la vita umana i beni mobili o immobili o le infrastrutture con l effetto di seminare terrore tra la gente o determinati gruppi di persone La storia dimostra che il fenomeno non una novit degli ultimi anni ma 111 settembre 2001 con i devastanti attacchi alle torri gemelle di New York e al Pentagono a Washington hanno dimostrato che questo genere di minaccia ha assunto dimensioni sconcertanti e precedentemente inimmaginabili Anche se i disastri antropici sono casuali ci sono alcuni paesi particolarmente esposti al rischio terroristico In Tabella 1 10 si riportano i dati degli atti terroristici pi gravi per numero di vittime degli ultimi decenni 1 5 STATISTICHE DEI DISAST
214. la cartografia della pericolosit sismica che interroghi sulle zone con pericolosit superiore ad un prefissato livello consente di individuare nel database descrittivo tutte le opere infrastrutturali comprese in queste zone Nel secondo tipo di interrogazione invece una selezione sul database descrittivo di una certa tipologia di infrastruttura ad esempio tutti i ponti a travata con luce superiore a un prefissato valore chieder al software di mostrarne Pubicazione sul database cartografico 2 3 2 Un esempio di applicazione del GIS in Italia Nell ambito di una collaborazione tra Universit di Genova e il Dipartimento di Protezione Civile della Regione Liguria si sta sviluppando il progetto Analisi di Rischio Sismico nella Liguria il cui fine la realizzazione di uno strumento GIS per la rappresentazione e la simulazione del rischio sismico a scopi di protezione civile La scelta del GIS non casuale infatti l ultimo decennio ha visto un sempre pi vasto e svariato impiego di sistemi geografici informatizzati GIS per scopi di gestione del rischio che andato di pari passo con lo sviluppo e l accrescimento delle potenzialit di questi sistemi Coburn e Spence 1992 In Italia pur non essendo stato ancora definito uno strumento univocamente riconosciuto pet la valutazione degli scenari di rischio sismico sono stati moltissimi gli sforzi fatti dalla comunit scientifica e dagli enti pubblici e di ricerca sia per l
215. la navigazione difficile le onde battono con violenza le rive visibilit 75 88 Tempesta violenta 103 117 118 133 Uragano E E da n n 31 ridotta Il vento sradica gli alberi danni a strutture esterne delle abitazioni navigazione impossibile per piccoli navigli Il vento provoca devastazioni gravi forti mareggiate battono le rive danni alle attrezzature portuali navigazione difficoltosa anche pet grosse navi Devastazioni gravissime case seriamente danneggiate o distrutte opere portuali distrutte navigazione pericolosa anche per grandi imbarcazioni visibilit ridottissima Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Figura 1 9 Vista da satellite di un uragano Attorno all occhio che ha un diametro di 10 100 Km i venti ruotano in senso antiorario lungo le pareti dell occhio stesso a grandissima velocit che nei temporali pi intensi pu superare i 300 Km h Questi venti sono mantenuti dalle grandi differenze di pressione orizzontale fra l occhio e la zona esterna del temporale Sebbene i venti stessi siano responsabili di molti danni causati dagli uragani le onde e le maree originate dal vento sono spesso responsabili della maggior parte dei danni alle aree costiere Nell uragano Camille 1969 per esempio l ondata dovuta all uragano stesso produsse una marea alta 7 5 m pi del normale quando approd nei pressi di Pass Christian Mississippi Poic
216. lacement cm Fig 5 9 Procedura per la determinazione del performance point per un modello di capacit elasto plastico 5 3 4 Code Based Approach CBA E stato elaborato anche un metodo ibrido per lo sviluppo delle curve di capacit e le funzioni di fragilit che d ora in poi verr chiamato metodo CBA In questo metodo la curva di capacit modellata come una curva bi lineare in formato AD la cui equazione riportata in seguito C A YC Ay Dy A De D 41 5 28 1 C Cy T UC Au Du A ey Di 4 5 29 a a 4r 1 1 Dove Cs coefficiente di intensit sismica T periodo X frazione del peso effettivo dell edificio nel modello push over y coefficiente di sovraresistenza della condizione di snervamento rispetto alla condizione di progetto A coefficiente di sovraresistenza della condizione ultima rispetto allo snervamento U fattore di duttilit La resistenza di progetto C si basa sulle forze orizzontali di progetto richieste dalle norme sismiche Esso funzione della zona sismica e di altri fattori che includono le condizioni del suolo Il coefficiente A definito dalle caratteristiche modali dell edificio come precedentemente definito Eq 5 7 156 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Le curve di fragilit sono modellate mediante la distribuzione standard lognormale per ottenere stati di danno dis
217. lai composti di acciaio e muratura I solai sono composti di travi d acciaio sostenuti da muratura portante non armata e volte in muratura poste tra travi e sostenuta su una trave flangiata In generale la vulnerabilit legata al numero ed alle dimensioni delle aperture Grandi aperture piccole travi tra le aperture oltre ai radi muri interni dovuti alle ampie stanze contribuiscono ad incrementare la vulnerabilit di questi edifici M3 4 Muratura portante non armata con solai in calcestruzzo armato Sebbene le pareti siano gli elementi pi importanti da osservare in un edificio qualche volta gli elementi orizzontali possono essere ugualmente importanti per la determinazione della resistenza di una struttura soggetta a carichi orizzontali Infatti nel caso in cui la costruzione costituita da pareti murarie non armate se i solai sono realizzati mediante calcestruzzo armato ci migliorer significativamente il comportamento dell intero edificio Se le pareti sono ben ammorsate al solaio mediante la presenza di cordolature l edificio avr un comportamento scatolare con conseguente riduzione del rischio di collasso delle pareti ortogonali alla direzione dell azione orizzontale Solitamente la presenza dei cordoli si ha solo negli edifici pi recenti pertanto solo in questo caso si ottiene un significativo miglioramento del comportamento sotto carichi orizzontali M4 Pareti portanti in muratura confinata o armata
218. lasso in un meccanismo per rottura diagonale In aggiunta a questo livello di deformazioni stato osservato il completo sviluppo del collasso per taglio alla testa del pilastro esterno sulla facciata Ovest lato struttura di contrasto Fig 6 22a Nella parete Est interessata da un meccanismo misto schiacciamento locale rottura diagonale parete lato struttura di contrasto era evidente il collasso per taglio alla testa del pilastro in corrispondenza dello spigolo di muratura interessato dallo schiacciamento locale Fig 6 22b Sempre in tale elemento murario in questa fase della prova avvenuto il crollo di una porzione di fodera esterna in prossimit del pilastro centrale Fig 6 22b AI massimo livello di deformazione raggiunta punto E gli spostamenti al primo ed al secondo impalcato erano rispettivamente pari a s 19 359 cm e s 20 261 cm mentre i spostamenti di interpiano adimensionalizzati erano 4 4 0 0432 e 4 5 0 0021 tali spostamenti sono stati raggiunti per un valore della forza esterna F 1425 KN In questa fase il meccanismo di piano al primo ordine era completamente sviluppato ed il livello di danneggiamento era molto rilevante come illustrato nelle Figure 6 23a ed 6 23b rispettivamente per il lato Ovest ed Est Infatti alla testa del pilastro esterno facciata Ovest lato struttura di contrasto era chiaramente osservabile l apertura delle staffe e la completa espulsione del copriferro per un tra
219. le Per le costruzioni in acciaio e in legno presente una sola categoria una definizione certamente troppo vaga per includere situazioni anche molto diverse Infine la EMS 98 non fa riferimento alle costruzioni prefabbricate importanti nelle aree periferiche delle grandi citt Per lo sviluppo della nuova metodologia per l analisi di vulnerabilit stata definita una classificazione tipologica Tab 3 2 basata su quanto contenuto nella EMS 98 per le costruzioni in muratura ed in cemento armato e sulla classificazione Hazus per gli edifici prefabbricati ed in acciaio Per la muratura stata aggiunta un altra tipologia per considerare le costruzioni povere M1 e M3 rinforzate con interventi di adeguamento sismico pesante che ne hanno modificato in maniera significativa il comportamento queste costruzioni raramente assumono le caratteristiche di un edificio di tipo M6 e spesso risultano ancora pi vulnerabili dell edificio originale Anche per le costruzioni in c a viene proposta un ulteriore tipologia RC7 relativa agli edifici su pilotis l assenza pressoch totale di tamponature al piano terra rappresenta infatti una grave 74 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario causa di vulnerabilit facilmente individuabile in un censimento speditivo del costruito Giovinazzi e Lagomarsino 2001 Tabella 3 2 Classificazione tipologica del costruito adottata nella nuova metodologia l ipolagie Desc
220. lemento ad uno dell affidabilit del sistema strutturale nel periodo di osservazione Evidentemente come detto il rischio legato alla probabilit che si verifichi un evento di date caratteristiche e al danno che tale evento pu arrecare Per quanto riguarda il danno necessario distinguere il danno alle persone e il danno alle strutture Per ridurre entro limiti ragionevoli il rischio occorre imporre due diverse condizioni di progetto 1 Stato limite di danno le strutture devono essere progettate in modo da poter sopportare in regime elastico le sollecitazioni indotte dall evento la cui intensit corrisponde con riferimento alle caratteristiche della zona in esame per un periodo di ritorno dell ordine della vita nominale della struttura nel caso di terremoti si assume in generale per gli edifici normali per abitazioni un periodo di ritorno di 50 anni 2 Stato limite ultimo le strutture devono possedere sufficienti riserve di resistenza oltre il limite elastico per sopportare senza crolli le azioni di un evento di intensit tale da fare ritenere estremamente improbabile il verificarsi di un evento di intensit maggiore L evento che deve essere considerato in questa seconda condizione di progetto quindi caratterizzato da un periodo di ritorno di 475 anni E evidente da quanto sopra che la condizione 1 tende soprattutto a limitare i danni per le costruzioni mentre la condizione 2 fa chiaro
221. li sono confrontabili solo a fronte di diverse assunzioni essendo rilevati secondo criteri diversi Per ovviare a questi problemi il metodo stato derivato facendo riferimento alla scala macrosismica europea EMS 98 Grunthal 1998 partendo dal presupposto che ogni scala macrosismica contenga implicitamente un modello di vulnerabilit In seguito viene riportata la classificazione tipologica della scala EMS 98 e le modifiche ad essa apportate per la definizione della metodologia proposta da Giovinazzi e Lagomarsino 2001 Nella EMS 98 infatti non c erano riferimenti ad edifici in acciaio e prefabbricati per questo motivo sono state aggiunte queste altre due classi tipologiche All interno della scala EMS 98 contenuta la descrizione del danneggiamento atteso per sei classi di vulnerabilit dalla A alla F e per ogni livello di intensit Il danneggiamento espresso in 5 gradi di danno Di k 1 2 3 4 5 pi Passenza di danno Do per esprimere la quantit di edifici danneggiati vengono utilizzati i termini linguistici few pochi many molti most la maggior parte Tali descrizioni sono state completate e tradotte in termini numerici utilizzando un approccio misto Probabilistico Fuzzy al fine di ottenere delle Damage Probability Matrix DPM La derivazione del metodo macrosismico si serve dell approccio probabilistico questo viene utilizzato per completare le matrici della EMS 98 che riportano il livello di danno in funzione dell
222. lit 8 se il punto di intersezione rientra nei limiti imposti allora il punto di prova a d rappresenta il punto di performance 4 4 Lo spostamento d rappresenta dunque il massimo spostamento strutturale atteso per l evento sismico 5 5 ANALISI STATICA NON LINEARE SECONDO PORDINANZA DEL PRESIDENTE DEL CONSIGLIO DEI MINISTRI N 3274 Secondo la suddetta ordinanza l analisi statica non lineare pu essere adottata anche come metodo per la valutazione della capacit di edifici esistenti Tale non richiede la conversione nel piano ADRS ma impone che la curva di risposta sia schematizzata come una bilatera elastica perfettamente plastica L analisi statica non lineare consiste nell applicare all edificio i carichi gravitazionali ed un sistema di forze orizzontali che mantenendo invariati i rapporti relativi fra le forze stesse vengano tutte scalate in modo da far crescere monotonamente lo spostamento orizzontale di un punto di controllo sulla struttura es un punto in sommit dell edificio fino al raggiungimento delle condizioni ultime Il metodo si articola nei seguenti passi e determinazione di un legame forza spostamento generalizzato tra la risultante delle forze applicate taglio alla base F e lo spostamento d di un punto di controllo usualmente scelto come il baricentro delPultimo piano e determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un grado di libert a comportamento bi lineare equivalente
223. lit sismica del costruito ordinario Tab 3 8 Edifici in muratura individuazione delle categorie in base all epoca di costruzione Categorie Epoca antecedente al 1919 zona urbana dal 1919 al 1945 zona rurale dal 1946 al 1971 4 Modificatori di comportamento Et di costruzione Numero di piani altezza Edifici adiacenti con ciunti non sismici Pipologie EMS Pietra grezza ciottoli pietrame mista Pietre sbozzate o a spacco Mattoni Pietre sbozzate o a spacco Pietre squadrate Mattoni Pietra grezza ciottoli pietrame mista Pietre sbozzate o a spacco Mattoni M3 Pietre sbozzate o a spacco MiS Mattoni M6 Muratura non armata pietra lavorata la terizi blocchi di cemento con solai in c a M6 Muratura non armata pietra lavorata la terizi blocchi di cemento con solai in c a Tipologie EMS Pelato in c a pre normativa Pareti di taglio pre normativa Telaio in c a bassa duttilit Pareti di taglio bassa duttilit Telaio in cemento armato con pilotis RCI RC4 RC2 RCS RU solo per la categoria 5 edifici precedenti alla classificazione sismica 3 3 2 L analisi a scala locale come anticipato di maggiore dettaglio quindi viene eseguita generalmente su porzioni di territorio non troppo vaste L unit di analisi pu essere un singolo edificio o un aggregato Consideriamo qui a titolo di esempio la valutazione della vulnerabilit di un edificio inserito in un centro
224. lizza una distribuzione di spostamenti orizzontali sull altezza in genere si usa il modo di vibrazione fondamentale ma si possono usare anche altre forme Nella maggior parte delle strutture il comportamento dinamico ben descritto considerando il solo primo modo di vibrare Per garantire l uguaglianza fra energia cinetica della struttura e quella del sistema equivalente ad un grado di libert si sfruttano il fattore di partecipazione PF e la percentuale di massa partecipante A relativi al primo modo 158 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit N 2 Y moO a 5 32 YM Y mo 1 i l Tab 5 6 Parametri delle curve di fragilit ottenute mediante approccio CBA per i diversi codici normativi Pre Code Low Code Moderate Code High Code ed i quattro stati di danno slight moderate extensive complete Bldg Properties Interstory drift at Spectral Displacements cm Height m threshold of damage state Moderate Extensive Institution Mogdal Moderate Extensive Complete Median Median Median sli Con aa tes ni or e 1af osef osf ves nol oss 2 73 GT E 0 02 0 0 onf enf oe oa or es os osf os 0 04 SERE A ge ole om 043 0201 Des 041 07 061 oss 147 098 034 oss 0711 0 75 100 oss 255 ms TOT oor oa oa o oe ns os ar REV TA 0 02 oca sn tie 1 ce 15 17 EE 10 18 0 05 AO DIR 087 oes REIR MEDIAS HE ass Moderate Code o
225. lle costruzioni la vulnerabilit sismica di un edificio la sua suscettibilit ad essere danneggiato da un terremoto e pu essere espressa dall insieme delle probabilit di raggiungere una serie di livelli di danneggiamento fino al collasso valutate in funzione dell intensit del sisma e condizionate dal suo verificarsi Augusti e Ciampoli 1999 Di conseguenza la vulnerabilit di un edificio dovrebbe essere definita da una relazione probabilistica tra intensit e livello di danneggiamento in termini operativi un analisi di vulnerabilit deve valutare il danno prodotto da terremoti di varia intensit Definiti questi tre termini necessario stabilite se lo studio viene eseguito a scopo preventivo analisi di rischio o per la gestione dell emergenza analisi di scenario La scelta tra analisi di rischio e analisi di scenario dipende dalle finalit dello studio stabilito il fine per lo studio della vulnerabilit cambia anche l approccio da utilizzare probabilistico per l analisi di rischio deterministico per l analisi di scenario 42 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione 2 2 PERICOLOSITA ESPOSIZIONE VULNERABILITA E RISCHIO SISMICO DEFINIZIONI E INTERRELAZIONI Si definisce rischio in generale la probabilit che a causa di un determinato evento un dato sistema funzionale una persona o una comunit un edificio o un complesso di costruzioni un insediamento o una regione nel cors
226. llegare gli elementi prefabbricati Le pareti di taglio in c a prefabbricato resistono ai carichi laterali Gli edifici con telai prefabbricati e pareti di taglio in cls esibiscono una buona risposta strutturale i dettagli costruttivi usati per collegare gli elementi strutturali devono avere sufficiente resistenza e capacit di deformazione comunque in alcuni casi i collegamenti tra gli elementi prefabbricati hanno duttilit trascurabile S1 Telai in acciaio a nodi rigidi Gli elementi strutturali di questi edifici sono costituiti da travi e colonne in acciaio In alcuni casi i collegamenti trave colonna hanno ridotte capacit di resistere a momenti flettenti ma in altri casi i collegamenti sono progettati per resistere ad azioni laterali Generalmente la struttura nascosta da pareti non strutturali che possono essere di diversi materiali pareti cortina muratura in mattoni o pannelli in calcestruzzo prefabbricato Le azioni orizzontali sono trasferite ai telai da diaframmi I telai sviluppano una certa rigidezza laterale a causa della capacit dei collegamenti trave colonna di trasferite interamente telai a nodi rigidi o parzialmente telai a nodi semirigidi le sollecitazioni flettenti S2 Telai controventati in acciaio Questi edifici differiscono da quelli a telaio a nodi rigidi per la ridotta capacit da parte dei collegamenti trave colonna di trasferire le sollecitazioni flettenti telai pendolari Pertan
227. lnerabilit tipologico caratteristico di quella determinata tipologia di edifici L indice di vulnerabilit finale sar fornito dalla somma di questo indice tipologico e di un fattore modificatore di comportamento che tiene conto della interazione della costruzione all interno dell aggregato delle caratteristiche costruttive locali dello stato di manutenzione etc Il secondo livello della metodologia di maggiore dettaglio prevede infatti la definizione della geometria dei parametri dinamici e strutturali dell edificio basato sulla definizione della capacit della domanda e della prestazione dell edificio fa uso in parte degli studi tipologici ed in parte di modelli meccanici semplificati e verr trattato in dettaglio nel Cap 5 Il terzo livello richiede la definizione di una modellazione di tutta la costruzione ed analisi numeriche dettagliate non adatto ad uno studio a scala territoriale e non verr trattato nell ambito di questo lavoro Il metodo adottato per la valutazione della vulnerabilit sismica implementato nell ambito del progetto Risk Ue di tipo macrosismico basato quindi sull osservazione dei danni La definizione di un metodo macrosismico richiede la disponibilit di dati relativi al danno osservato a seguito di fenomeni sismici di diversa intensit L Italia ha una grossa tradizione in tal senso con dati rilevati a seguito dei principali eventi sismici ma la disponibilit di rilievi del danno s
228. m Suolo A__ B C E Suolo D Amax cm Suolo A B C E Suolo D zona 1 10 5 22 9 39 2 zonal 10 9 17 1 29 1 zona 2 6 10 13 3 28 0 zona2 7 80 12 2 20 7 zona 3 3 45 5 50 14 0 zona3 4 68 7 31 12 3 zona 4 1560 2 440 315 zona4 1 56 2 44 3 84 Quando si considerata la curva di capacita della tipologia RC3 1L rappresentativa di un modello che affida la resistenza dell edificio esclusivamente alla tamponatura rispetto al modello I i risultati sono meno cautelativi nel Risk UE infatti si sovrastima la capacit Quando incede si considerata la tipologia RC1L rappresentativa di un modello che non considera il contributo della tamponatura i risultati ottenuti si sono rivelati pi cautelativi rispetto al modello II in questo caso si sottostima la capacit 200 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura 7 5 1 Definizione degli effetti di eventi sismici sull edificio oggetto di studio Per l edificio di Bagnoli oggetto della prova sperimentale sono state eseguite ulteriori analisi questa volta si considerato l edificio non pi come rappresentativo di una categoria di edifici Pertanto le elaborazioni sono state eseguite facendo le reali assunzioni relative alla zona sismica e al tipo di suolo da scegliere L edificio infatti sorge nel Comune di Napoli cio in zona sismica di tipo 2 a cui corrisponde un valore dell accelerazione orizzontale massima pari a ag 0 25g Nell ipotesi che il terreno di fondazio
229. misurata attraverso il parametro Q il valore I viene normalizzato rispetto ad I calcolato secondo la 3 24 per una forma a L con rapporto tra i lati pari ad Q i _l ta 60 eq gt gt 3 25 Sostituendo nella 3 25 i valori di A precedentemente calcolati possibile valutare il al al E al al Fig 3 17 Forma a L equivalente e poligono ad essa circoscritto parametro p Il punteggio viene attribuito al modificatore irregolarit planimetrica secondo la Tabella 3 14 considerando contemporaneamente i valori assunti dal parametro A e dal parametro p Tab 3 14 Punteggi attribuiti al modificatore irregolarit planimetrica relativo ad un intero aggregato Modificatori di Vulnerabilit Descrizione e Punteggi 0 lt lt 0 3 0 3 lt 6 lt 0 5 0 5 lt lt 1 5 s 0 oe Irregolarit planimetrica dell aggregato l E as as f ooa 00 25 oa 00 006 Il fattore di vulnerabilit del centro storico AV viene valutato per l aggregato pesando i punteggi dei singoli modificatori Ve rispetto alla percentuale di edifici 7 per i quali si stima la presenza di quel certo modificatore sommandone i contributi AV cs Zaia 3 26 Il fattore di vulnerabilit del centro storico AVes non pu essere definito in maniera generale dovendo computare le vulnerabilit connesse con la locale tradizione costruttiva e con le modifiche subite I parametri sono per quelli riportati in Tabella 3 15 90
230. mo di energia alla produzione industriale o ai trasporti ed all agricoltura Questi incidenti costituiscono una categoria di problemi a se stante e sono fonte di particolare apprensione a causa della loro imprevedibilit della potenziale portata dei loro effetti e dell incertezza riguardo le loro conseguenze I dati evidenziano che i maggiori incidenti connessi con la presenza di sostanze pericolose derivano di solito da una concomitanza di cause come l errore umano il guasto di un componente le reazioni chimiche e gli eventi esterni Attualmente sono in funzione in tutto il mondo 460 reattori nucleari di cui 236 in Europa ed altri 99 impianti in Europa connessi con il ciclo del combustibile nucleare dati AIEA L agenzia internazionale per l energia atomica AIEA ha messo a punto la scala internazionale degli incidenti nucleari INES come strumento per comunicare il significato degli episodi segnalati Gli eventi considerati sono quelli connessi con l emissione di radiazioni ionizzanti che vengono classificati con una scala che va da zero a sette un evento di grado zero definito anomalia quelli di grado 1 3 incidenti lievi quelli di grado 4 7 incidenti rilevanti Solo gli incidenti di grado compreso tra il 5 ed il 7 creano rischi In Europa solo l incidente di Cernobil stato definito rilevante la maggior parte degli altri eventi segnalati rientravano nelle anomalie L incidente di Cernobil ha causa
231. n calcestruzzo armato e mid rise 3 5 piani per edifici in muratura e legno 4 7 piani per edifici in calcestruzzo armato 67 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario e high rise 6 piani per edifici in muratura e legno 8 piani per edifici in calcestruzzo armato Le tipologie costruttive delle classi di edifici sono cos descritte M1 1 Muratura portante fatta di pietrame Sono costruzioni tradizionali in cui il pietrame usato come materiale costruttivo di base generalmente di scarsa qualit che conferisce alla struttura peso e piccola resistenza ai carichi orizzontali I solaii sono tipicamente di legno e non forniscono rigidezza orizzontale M1 2 Muratura portante fatta di pietra semplice Le costruzioni in pietra semplice differiscono dalle costruzioni in pietrame nelle quali la pietra ha subito una certa preparazione prima di essere usata Queste pietre squadrate sono sistemate in accordo alle tecniche di miglioramento della resistenza della struttura In questa tipologia rientrano edifici in muratura di pietre preparate grossolanamente di dimensioni significative e qualche volta con piccole pietre spigolose per incrementare la superficie di contatto Si pu includere in questa tipologia la muratura di pietrame intercalata con strati orizzontali di mattoni o grosse pietre M1 3 Muratura portante fatta di pietra massiccia Edifici con pietre molto grandi generalmente si tratta di costru
232. n edificio in c a con tamponatura In corrispondenza del punto C F 2152 kN s 4 187 cm s 5 244 cm d 0 0093 4 4 0 0023 il danneggiamento si concentra esclusivamente al primo piano Infatti l incremento di spostamento prodotto esclusivamente dal dr del primo piano mentre lo spostamento relativo del secondo interpiano subiva una leggera riduzione La vista del prospetto Ovest dell edificio illustrata in Figura 6 21a mentre il prospetto Est mostrato in Figura 6 21b Dall esame di tali Figure si nota la tendenza verso un meccanismo di collasso di piano in corrispondenza del primo ordine I danni esterni al edificio in corrispondenza del punto D F 1787 kN s 9 917 cm s 10 911 cm 4 5 0 0221 4 5 0 0021 sono mostrati per le pareti Ovest ed Est rispettivamente nelle Figure 6 22a e 6 22b In particolare negli elementi murari in cui si era innescato il meccanismo di collasso per rottura diagonale per trazione le lesioni a 45 generatesi in precedenza diventarono pi ampie e in alcuni casi altre fessure si aprirono accanto a quelle gi esistenti parete Est pannello murario lato struttura di contrasto Nella parete Ovest interessata fino a questo punto dal collasso per schiacciamento locale dello spigolo stata osservata l apertura di una fessura a 45 Fig 6 22a Tale fenomeno testimonia come il danneggiamento progressivo di tale elemento faccia evolvere il precedente meccanismo di col
233. ndazioni altre catastrofi naturali do 28 0 0 4 freddo gelo grandine 2 0 siccit incendi tempeste boschivi 14 0 C 2 0 terremoti 30 6 Figura 1 12 Percentuale di eventi a perdite economiche b e vittime c dovute a catastrofi naturali divise per categoria e antropiche man made dal 1995 al 2003 38 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici 1 5 2 Catastrofi antropiche A differenza delle catastrofi naturali quelle antropiche avvengono in maniera assolutamente casuale senza alcuna possibilit di determinazione con l aiuto di dati e metodi scientifici Questi incidenti sono causati spesso dalla disattenzione dell uomo o da una scarsa manutenzione degli impianti da negligenza nell utilizzo di sistemi di sicurezza O da atti folli come quelli che pi recentemente si stanno sviluppando ad opera di terroristi Nell ambito degli incidenti antropici sono inclusi anche quelli a piccola scala come gli incidenti stradali ecco perch dando uno sguardo alle statistiche risultano pi numerose la catastrofi antropiche rispetto a quelle naturali Si definiscono man made le grandi catastrofi ricollegabili all attivit dell uomo Generalmente riguardano un bene di rilevante entit in un luogo circoscritto In questo studio le catastrofi man made sono suddivise in sette categorie e grandi incendi esplosioni e catastrofi dell aviazione e catastrofi della navigazione e ca
234. ne appartenga ad una delle categorie B C o E definite dall Ordinanza ad essa corrispondono i parametri necessari a definire lo spettro di risposta delle componenti orizzontali Essi sono i seguenti Tab 7 12 Parametri dello spettro di risposta Avendo fatto queste assunzioni sono stati tracciati gli spettri di domanda per i tre livelli di stati limite considerati SLCO SLDS SLDL con smorzamento pari al 2 Applicando il metodo proposto dallOPCM n 3274 per la valutazione della performance sono stati ricavati gli spostamenti richiesti relativi a ciascuno stato di danno I tre valori di spostamento massimo richiesto sono stati confrontati con la risposta della struttura Fig 7 6 ottenuta mediante la prova a collasso al fine di determinare il comportamento dell edificio soggetto ad azioni sismiche con prefissati periodi di ritorno Dalla Figura 7 6 si evince che nel caso dello SLDL la risposta della struttura ancora in campo elastico e quindi i danni sono di modesta entit Resistenza e rigidezza della struttura non sono compromesse e non sono necessarie riparazioni Infatti a questo livello di spostamento in base alle osservazioni sperimentali stato possibile riscontrare la comparsa di un quadro fessurativo caratterizzato da lesioni di modesta ampiezza negli elementi costituenti la tramezzatura e la fodera interna della tamponatura Fig 7 7a Gli elementi strutturali cos come gli altri elementi costruttivi non presentano da
235. ne in quiete che sono appena stabili nel loro stato naturale 1 2 5 2 Classificazione delle frane Si possono distinguere diversi tipi di frane in base al meccanismo di caduta dell ammasso Le frane di scivolamento si muovono quando masse molto coerenti slittano su una o pi superfici di minor resistenza o lungo superfici di discontinuit preesistenti piani di stratificazione o di contatto faglie Queste frane si muovono in gran misura per rotazione su superfici cilindriche I piani di scorrimento sono qui ben definiti il distacco avviene lungo fratture trasversali al piano di scorrimento Le cause provocatrici possono essere un aumento degli sforzi di taglio che imprime un impulso alle zolle sconnesse avviandone lo scivolamento Queste si muovono con velocit che possono raggiungere i 2 m al giorno sebbene di solito siano pi lenti e possano coinvolgere il movimento di enormi masse di materiale Questo fenomeno interessa formazioni lapidee compatte stratificate con alternanze argillose Gli smottamenti sono frane dal comportamento fluido se ne distinguono diversi tipi Le colate di fango riguardano fanghi e detriti impregnati di acqua Gli smottamenti lenti sono costituiti da lingue di materiale lunghe centinaia di metri che normalmente si muovono con velocit dell ordine di alcuni metri in un anno Sono caratterizzate dall assenza di un vero e proprio piano di scorrimento impegnano talvolta anche spessori di decine di metti che scorro
236. nel caso delle Hawaii e del campo vulcanico di Yellowstone negli USA 19 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici 1 234 Materiale vulcanico Il magma un complesso miscuglio di cristalli frammenti di roccia liquidi gas che si trova nelle viscere della Terra E la forma originaria delle rocce ignee e pu intrudersi nelle rocce incassanti o effondere alla superficie Bench non sia mai stato osservato direttamente l esistenza del magma e la sua composizione vengono desunte dai materiali vulcanici come la lava e i vetri vulcanici naturali e dalle rocce che sono presumibilmente cristallizzate da un fuso in profondit Con gli studi sperimentali su fusi artificiali i geologi tentano di stabilire le condizioni fisiche l aspetto la composizione chimica l evoluzione l origine e le cause della formazione del magma La causa ultima della formazione del magma il calore interno della Terra che si origina sia dal decadimento di materiale radioattivo che dal calore residuo della formazione stessa del pianeta I magmi possono formarsi a diverse profondit la fusione comincia non appena temperatura e pressione giungono ai valori del punto di fusione di qualche componente Se queste condizioni si mantengono la porzione fusa aumenta Quando un fuso migra in zone pi fredde o con pressioni diverse pu cominciare a cristallizzare L ordine con il quale i diversi minerali fondono e cristallizzano in un magm
237. nell ambito del progetto del Risk UE La performance o prestazione analizzata con i metodi proposti dal ATC40 ATC40 1996 e dall Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 OPCM n 3274 del 20 03 2003 aggiornata al 15 01 2005 Si confrontano poi le metodologie per determinare quali tra queste pi cautelativa o se i risultati sono confrontabili Secondo obiettivo la valutazione degli effetti della tamponatura sulla risposta strutturale di un edificio in c a La risposta sismica degli edifici pu essere fortemente condizionata dalla tamponatura ed il ruolo delle tamponature pu rivelarsi fondamentale nelle costruzioni non progettate per dover resistere al sisma Nel caso di studio qui trattato la tamponatura offre un importante contributo ai fini della resistenza al sisma e ci porterebbe a tener conto anche degli elementi non strutturali in fase di progettazione di edifici per motivi economici ARTICOLAZIONE DELLA TESI Nel capitolo I si passano in rassegna le principali catastrofi naturali e antropiche ovvero generate dall uomo descrivendo i parametri che li caratterizzano le cause che li generano e le modalit con cui esse si evolvono per poi passare alla definizione dei principali danni che esse provocano in termini di vittime e danni economici A valle di queste statistiche si rilevato che il maggior numero di vittime causato dai terremoti Nel capitolo II viene definito il rischio sismico e
238. nello spessore delle pareti di un telaio in acciaio Il comportamento di questo tipo di edificio veramente molto vario perch dipende dall efficacia dell intervento adottato in relazione all edificio originario e alla qualit della sua realizzazione attuale RC1 Telai in c a Gli elementi strutturali di questi telai sono costituiti da pilastri travi e nodi trave pilastro In alcuni casi le connessioni trave pilastro hanno ridotte capacit di resistere a momenti flettenti ma in altri casi alcune travi e pilastri sono progettati per resistere ad azioni laterali Generalmente la struttura nascosta da pareti non strutturali che possono essere di diversi materiali pareti cortina muratura in mattoni o pannelli in calcestruzzo prefabbricato Le azioni orizzontali sono trasferite ai telai dai solai in c a La ridotta rigidezza dei telai pu produrre danni abbastanza importanti agli elementi non strutturali a causa degli elevati valori degli spostamenti di interpiano Ci sono diverse tipologie di sistemi resistenti a telaio Solitamente i telai di vecchia generazione non sono proporzionati adeguatamente e sono realizzati con scadenti dettagli costruttivi di conseguenza in caso di terremoto le membrature possono subire rotture fragili provocando collassi parziali o globali Al contrario moderni telai posti in zone ad alta sismicit sono progettati in maniera adeguata e concepiti con dettagli costruttivi tali da garantire un comportame
239. nello spettro di capacit ossia nel formato accelerazione spostamento spettrale di un sistema ad un grado di libert A tale scopo sono stati determinati il fattore di partecipazione PF e la percentuale di massa partecipante A relativi al primo modo a 2 Y m0 ah i 7 12 Pr 2 7 13 dove 77 la massa del piano i esimo Pampiezza del primo modo in corrispondenza dell i esimo piano ed N il numero totale di piani Ciascun punto della curva di capacit nel piano V AR associato al corrispondente punto sullo spettro di capacit mediante le seguenti relazioni gt s A 7 14 94 E AR PF copetura l 7 15 d dove Y il taglio alla base Wil peso dell edificio e AR lo spostamento in copertura Al fine di stimare lo smorzamento efficace equivalente si proceduto alla rappresentazione in forma bi lineare elasto plastico incrudente e la conseguente riduzione della domanda spettrale Si cos proceduto per tentativi nella determinazione del punto a d che consentisse di calcolare lo smorzamento viscoso equivalente a quello isteretico calcolato in funzione dei punti critici della rappresentazione bi lineare dello spettro di capacit 196 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura 63 7 a td d a 7 16 d i gt do 0 quindi Beg sar pari alla somma dello smorzamento viscoso proprio della struttura considerato pari al 2 e dell
240. nfluenti sul comportamento sismico globale 5 Orizzontamenti considera la rigidezza nel piano funzionamento a diaframma il tipo e l efficacia dei collegamenti alle strutture verticali 6 Configurazione planimetrica mette in conto la forma in pianta attraverso la valutazione dei rapporti tra i lati e le eventuali sporgenze 7 Configurazione in elevazione mette in conto le variazioni e discontinuit in elevazione quali la presenza di torti porticati ecc 8 Distanza massima fra le murature valuta l efficacia del vincolo delle murature perpendicolari ad una data parete 9 Copertura evidenzia la tipologia ed i carichi della copertura l eventuale presenza di elementi spingenti e le caratteristiche del collegamento alle murature 10 Elementi non strutturali valuta l influenza che ha sui danni conseguenti ad un evento sismico la presenza il tipo ed il collegamento alla struttura di tutti gli elementi non portanti quali comignoli cornicioni piccoli aggetti 11 Stato di fatto mette in conto la diminuzione di resistenza e di duttilit conseguenti a lesioni dissesti stato di degrado negli elementi strutturali 60 Capitolo 3 G N D T SCHEDA DI VULNERABILIT DI 2 LIVELLO MURATURA Codice ISTAT Provincia __ PARAMETRI 00 Guai E sa AI TIPO ED ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA RESISTENTE S R RESISTENZA CONVENZIONALE POSIZIONE EDIFICIO E FONDAZIONE ORIZZONTAMENTI CONFIGURAZI
241. ngere o superare un dato stato di danno nella forma di una distribuzione lognormale standard 1 S Plas s D TR d ds Nada analogamente a quanto definito nel cap 5 dove P sempre la funzione di distribuzione cumulata normale standard Sad la mediana dello spostamento spettrale al quale 203 Capitolo 7 Ur applicazione agli edifici in c a con tamponatura l edificio attinge la soglia dello stato di danno ds 0 la deviazione standard lognormale che descrive la variabilit totale dello stato di danno strutturale espressa come una funzione della duttilit della classe dell edificio p 0 451n 11 essendo L u y Le curve di fragilit rappresentate nelle Figg 7 8 7 9 e 7 10 sono quelle relative rispettivamente al modello 1 relativo alla curva di capacit bi lineare elasto incrudente al modello I relativo alla curva di capacit bi lineare elasto plastica ed al modello II ed alle classi RC3 1L e RC1L low code 1 00 Modello elasto incrudente 1 00 RC3 1L low code 0 90 TRA A A HH E i _ 0 90 0 80 l 0 70 l 0 60 slight 0 50 moderate 0 40 0 30 0 20 i i 0 10 0 1 2 3 4 Sd cm 5 0 00 slight moderate extensive extensive complete complete 0 1 2 3 4 Sd cm 5 Fig 7 8 Curve di fra
242. nito notevoli informazioni la cui elaborazione ha consentito lo sviluppo di interessanti metodologie per la valutazione della vulnerabilit di tali tipologie costruttive La metodologia sviluppata dal GNDT 1994 1999 si basa su un modello che definisce il danno strutturale dell opera attraverso una diagnosi intuitiva dei meccanismi di collasso che si possono attivare nel corpo di fabbrica L analisi viene eseguita con Pausilio di alcune schede che mirano al riconoscimento di macroelementi costituenti la chiesa La scheda di rilievo consente un censimento a scala urbana che considera sia gli elementi strutturali delPedilizia storica di base che gli elementi non portanti con la possibilit di innestare un analogo rilievo per gli elementi contenuti quadri statue etc Lo 92 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali strumento scheda si presta bene alla fase di acquisizione dei dati relativi a tali edifici purch la sua compilazione non necessiti di particolari competenze tecniche La metodologia del GNDT stata recentemente integrata da Lagomarsino et al 2001 In particolare la scheda chiese del GNDT stata migliorata introducendo alcuni nuovi meccanismi di danno allo scopo di fornire informazioni pi dettagliate Inoltre sono state ampliate le sezioni che riguardano i dati dimensionali e tipologici giudicate insufficienti a descrivere chiese di grandi dimensioni L ottica di questa
243. nneggiamento evidente Nel caso invece di uno SLDS si verificano le prime escursioni plastiche non viene ancora raggiunta la massima resistenza laterale Dai rilievi eseguiti durante la sperimentazione possibile far corrispondere a questo livello di danneggiamento una estensione seppure limitata del quadro fessurativo generatosi durante le prime due fasi di carico estensione delle lesioni negli elementi murari costituiti da blocchi di cls e lapillo Fig 7 7b Per una richiesta di deformazione corrispondente allo SLCO negli elementi murari ortogonali alla direzione di carico del primo interpiano sono evidenti meccanismi di collasso riconducibili a rottura diagonale in tutti i pannelli murari e o schiacciamento locale negli spigoli in prossimit della testa dei pilastri d angolo posti dal lato della struttura di contrasto Fig 7 7c Nella struttura in c a si osserva il collasso per taglio alla testa dei pilastri dal lato struttura di contrasto La maggior parte degli elementi non 201 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura strutturali sono gravemente danneggiati ma non si ancora raggiunto la massima deformazione Sperimentale Ai F kN Modello Il 2900 Fi 10 Modello 2000 Lars 1500 da 1000 500 0 500 t 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 1000 d cm 1500 Fig 7 6 Rappresentazione degli spostamenti rich
244. no con grande lentezza ma con continuit fino a depositarsi a valle in una sorta di conoide espansa L aspetto tipico di terreni affetti da 25 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici questo tipo di dissesto quello di una superficie molto ondulata che si espande gradualmente da monte a valle Fig 1 8 Sono causate dalle acque di infiltrazione ed interessano formazioni prevalentemente argillose Smottamenti rapidi al contrario si verificano su pendii molto dolci di silt e argilla le frane di Sarno del maggio 1998 Figura 1 8 Frane di Sarno Un soliflusso un lento flusso di terreno verso la parte bassa di un pendio che avviene nelle zone artiche e alpine o durante il disgelo o quando la neve satura il terreno Una valanga dovuta a una frana da crollo roccioso uno smottamento in cui enormi zolle di formazioni poco coerenti scivolano rapidamente per chilometri lungo pendii dolci Queste frane possono essere determinate da un aumento degli sforzi di taglio una diminuzione della resistenza d attrito una diminuzione della coesione Questi effetti possono essere causati da scavi o tagli ad opera dell uomo o da movimenti tettonici scosse sismiche o esplosioni di mine Nelle frane da rotolo grossi massi rotolano e precipitano a valle spesso scompaginandosi in frammenti di varia pezzatura Queste possono essere provocate da escursioni termiche dall azione del gelo e disgelo che causa delle f
245. nsione del danno il n E 20 F E Fi sisma 2 altro 40 409 40 j Livello del danno Strutture Strutture Nessun danno Verticali Orizzontali Danno lieve lt lt lt lt lt lt lt j A So LO lb Danno media i a i Danno grave Danno gravissimo Danno totale Ad vw Danni impianti Tamponature Fig 3 3 Parte della scheda GNDT per il rilevamento dell esposizione e della vulnerabilit degli edifici sezione 8 GNDT 1994 59 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario Questa metodologia non fornisce una valutazione sul singolo fabbricato ma semplicemente lo enumera all interno di un insieme di edifici della stessa classe di vulnerabilit rappresentativa di tipologie diverse e variegate Il terremoto considerato in termini di intensit macrosismica ed il danno descritto attraverso livelli qualitativi associati all evidenza di particolari stati lesionativi o di collasso parziale o totale La metodologia di I livello GNDT basata sulla scheda riportata in Fig 3 4 Benedetti e Petrini 1984 GNDT 1994 Tale scheda raccoglie informazioni tipologiche e costruttive su ogni singolo edificio queste vengono combinate attraverso punteggi indipendenti per definire un indice di vulnerabilit che caratterizza la propensione dell edificio al danneggiamento metodologia semeiotica La scheda di II livello valida solo per gli edifici in muratura Fig 3 4
246. nt approximation ovvero si ipotizza che lo spostamento spettrale non elastico 5 sia lo stesso di quello che si avrebbe se la struttura rimanesse perfettamente elastica L intersezione della retta radiale passante per l origine corrispondente al periodo elastico T del sistema plastico idealizzato perfettamente elastico con lo spettro di domanda al 5 di smorzamento definisce l accelerazione ed il corrispondente spostamento richiesto per il comportamento elastico lineare del sistema S T 27 5 21 S ae Paccelerazione di snervamento 3 rappresenta sia Paccelerazione di richiesta che la capacit del sistema non elastico Il rapporto tra le accelerazioni corrispondenti al sistemi elastico e non elastico rappresentano il fattore di riduzione di resistenza S T R _ Salf e 5 22 Sa Per l assunzione fatta lo spostamento di richiesta non elastico uguale allo spostamento di richiesta elastico Sa Og O y 5 23 Per accelerazione costante e velocit costante e la richiesta di duttilit per gli intervalli spettrali sono T up R A 1 Veli 5 24 S ST AAC nR T gt T 5 25 Sh Sa 135 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit e le coordinate del punto di performance sono calcolate come S Sae Hi 5 26 u VA 5 27 e le Sw damped response spectrum spectral Acceleration Da D Sa Sade Sa spectral Disp
247. nte ascendente si comporta come un grande aspiratore che risucchiando l aria al suolo fa scendere bruscamente la pressione ed il vento accelera rapidamente fino a raggiungere velocit distruttive Il tornado cos generato si sposta trascinato dalla cellula temporalesca che l ha provocato a velocit di 50 70 km h distruggendo quello che trova lungo il corridoio che percorre finch la rottura dell equilibrio fra correnti ascendenti e discendenti non interrompe il fenomeno La larghezza di questo corridoio va da poche decine a qualche centinaio di metri ma la capacit distruttiva in relazione alla velocit tangenziale del vento intorno all asse verticale del tornado Questa velocit alla base della classificazione dei tornado scala TORRO acronimo di Tornado and Storm Research Organisation che distingue dieci valori di intensit il relazione alla velocit del vento Tab 1 8 I tornado contrariamente a quanto si pensa non sono fenomeni tropicali come gli uragani ma caratteristici dei climi temperati nei quali ricade anche l Italia Poich i tornado sono fenomeni molto rapidi la loro previsione praticamente impossibile Con Panticipo di un giorno si possono prevedere le aree dove vi saranno condizioni favorevoli allo sviluppo delle cellule temporalesche e attraverso il radar doppler i vortici in quota che potranno generare i tornado e la direzione di spostamento Non tutte le cellule temporalesche generan
248. nto duttile pertanto in caso di azione sismica essi esibiscono grandi deformazioni senza giungere a collasso RC2 Pareti di taglio in c a Nelle costruzioni pi vecchie le pareti di taglio spesso hanno grandi sezioni trasversali cos che le tensioni per carichi gravitazionali sono bassi e pertanto si hanno ridotte armature longitudinali e trasversali Negli edifici pi recenti le pareti a taglio sono generalmente progettate in maniera adeguata ed hanno spesso sezioni ridotte In tali strutture particolare attenzione deve essere dedicata ai collegamenti tra le pareti di taglio e gli elementi che ad esse sono collegate E noto che le strutture in c a con pareti di taglio sono le soluzioni pi adeguate per resistere a terremoti per edifici di media altezza RC3 1 Telai in cls con pannelli murari regolari di tamponatura non armata Strutture generalmente progettate senza norme sismiche che hanno pannelli murari regolari che contribuiscono significativamente ad incrementare la resistenza alle azioni laterali I pannelli murari di tamponatura quando sono completamente ancorati ai telai ad esempio sono posti sullo stesso piano possono fornire alla struttura una rigidezza ed una resistenza adeguata ai carichi laterali In questi edifici il comportamento fragile dei pilastri dopo la rottura delle tamponature pu limitare la risposta del sistema RC3 2 Telai in cls con pannelli murari irregolari di tamponatura non armata Qu
249. nto si propagano proprio all interno del volume della roccia la quale reagisce al loro passaggio comportandosi elasticamente cio deformandosi e ritornando subito dopo alle condizioni iniziali di equilibrio Le onde P provocano nelle rocce attraversate sollecitazioni di compressione e dilatazione Sono chiamate in questo modo perch sono le pi veloci raggiungendo una velocit compresa tra 4 e 8 Km al secondo Per la loro natura possono propagatsi sia attraverso materiali rigidi sia attraverso l acqua e l aria Le onde S provocano sulle rocce attraversate deformazioni di taglio in direzione perpendicolare a quella di propagazione e per tale motivo vengono chiamate anche onde trasversali o di taglio Nelle registrazioni sismiche le onde S seguono sempre alle onde P perch la loro velocit estremamente minore da 2 3 a 4 5 Km al secondo La loro propriet fondamentale che non si possono propagare all interno di mezzi fluidi E per questo che il loro passaggio ostacolato dalle grandi masse di acqua degli oceani e all interno della terra attraverso la porzione di nucleo liquido I percorsi delle onde di volume risultano alquanto complessi in quanto la loro velocit e la loro direzione si modifica ogni qualvolta attraversano livelli con differenti caratteristiche fisiche Si generano cos fenomeni di riflessione e rifrazione con il risultato che in superficie oltre ad arrivare delle onde dirette provenienti dall ipocen
250. nza della struttura raccorda superiormente le varie curve con dei tratti verticali in corrispondenza dei vari stati limite assumendo la caratteristica forma a denti di sega sawtooth curve riportata in Fig 5 4 li Capcity curvo 1 Bas Eh ar d Capacity cuna 2 O gt Capacity curve 1 Roo Dispiacement Fig 5 4 Curva di capacit finale Come anticipato le curve di capacit sono definite dalla stima dei parametri che influenzano la progettazione come il periodo fondamentale di oscillazione la sovra 124 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit resistenza e la duttilit Alcuni di questi parametri si ricavano dai codici una volta definito il livello di riferimento per la progettazione altri si considerano indipendenti e assegnati a priori in base alla tipologia strutturale Queste stime danno origine a notevoli incertezze sull affidabilit del modello di capacit cos determinato Per confrontare lo spettro di domanda con la capacita della struttura bisogna convertire il taglio alla base 1 in accelerazione spettrale e lo spostamento il copertura AR in spostamento spettrale Il modello di capacit cos presentato chiamato Spettro di capacit Freeman 1975 1998 5 2 2 Modello di domanda Lo spettro di domanda elastico utilizzato per caratterizzare la richiesta sismica Esso permette di sintetizzare
251. o per i quali stato osservato un meccanismo di collasso per taglio nella zona superiore negli altri elementi stata riscontrata la formazione di cerniere plastiche Danni rilevanti sono stati rilevati anche all interno degli edifici In particolare tutte le pareti divisorie interne orientate nella direzione del carico applicato erano notevolmente lesionate e in alcuni casi le lesioni erano accompagnate da crolli parziali Il quadro fessurativo in tali elementi era generalmente coerente con il meccanismo di collasso prodottosi lesioni a 45 dirette ortogonalmente alle isostatiche di trazione I danni presenti nelle pareti dirette ortogonalmente alla direzione di spinta erano rappresentati esclusivamente da lievi lesioni quasi tutte localizzate verso la parte superiore o inferiore ed aventi direzione orizzontale Al primo piano anche le scale i serramenti interni ed esterni e la pavimentazione si presentavano pesantemente dissestate In particolare nelle scale era completo il distacco con le pareti adiacenti ed era evidente la rottura in corrispondenza dell intersezione tra la prima rampa in salita ed il pianerottolo intermedio fenomeno riconducibile allo spostamento orizzontale relativo rampa pianerottolo I serramenti interni ed esterni delle pareti dirette secondo la direzione di carico erano deformati marcatamente La pavimentazione si era sollevata in diverse zone in modo tale da far presumere la rottura del sottofondo cementizio Le
252. o di un assegnato periodo temporale un anno la vita nominale del sistema subisca danni meccanici funzionali e da questi derivino perdite per una collettivit coloro che occupano il sistema gli abitanti di una regione o di una nazione una classe sociale riguardanti determinate risorse vite umane salute standards beni economici valori culturali Il rischio pu essere espresso come la convoluzione della pericolosit detta anche hazard dell esposizione e della vulnerabilit L hazard o anche pericolosit esprime la probabilit che si verifichi un processo fisico o un evento capace di causare delle perdite di vite umane o di beni mentre la vulnerabilit esprime la quantit di risorse suscettibili di essere persi in relazione all evento Pesposizione rappresenta il valore i risorse a rischio Definito cos il rischio intuibile che il verificarsi di un evento catastrofico nel deserto ad esempio comporta un rischio praticamente nullo visto che sono pressoch nulli i beni a rischio esposizione Il rischio sismico in particolare rappresenta la probabilit che una struttura sistema funzionale superi un prefissato stato limite danno a causa di un terremoto evento nel corso di un assegnato periodo di tempo Tale definizione la trasposizione all ambito dell ingegneria sismica del pi generale concetto di affidabilit di un sistema Dunque il rischio sismico non altro che il comp
253. o fino al collasso valutate in funzione dell intensit del sisma e condizionate dal suo verificarsi Augusti e Ciampoli 1999 Di conseguenza la vulnerabilit di un edificio dovrebbe essere definita da una relazione probabilistica tra intensit e livello di danneggiamento in termini operativi un analisi di vulnerabilit deve valutare il danno prodotto da terremoti di varia intensit A tale scopo possono essere utilizzati diversi approcci che configurano un panorama abbastanza vario di metodologie di analisi della vulnerabilit sismica Questi metodi di analisi possono essere classificati in maniera pi o meno completa ora prendendo in considerazione l approccio della metodologia ora i dati utilizzati Tra i vari metodi di analisi attualmente in uso si scelto di analizzare gli aspetti principali della Metodologia di I e II livello del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti GNDT 1994 per l analisi di vulnerabilit sismica del costruito ordinario Entrambi 1 livelli di questa metodologia sono metodi tipologici basati sull analisi delle caratteristiche degli elementi costitutivi dell edificio raccolte tramite delle schede Anche la metodologia proposta nell ambito del progetto europeo Risk UE denominato An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns stata trattata in questo lavoro Essa organizzata in tre livelli a livello 1 basato solo su studi tipol
254. o l azione della massima spinta stata osservata l apertura di alcune fessure nella fodera esterna della parete perimetrale Ovest lato opposto alla struttura di contrasto in corrispondenza del primo piano tra le due finestre Tali fessure erano dirette a 45 ed avevano una ampiezza limitata minore di 1mm I valori massimi di d h sono stati per il secondo e per il primo impalcato rispettivamente pari a 0 0016 e 0 0020 interessante notare come diversamente da quanto avvenuto nel primo ciclo il valore di 4 4 risulta in questo caso maggiore per il primo piano ci spiega il maggiore incremento dello stato fessurativo in corrispondenza del piano inferiore Inoltre tale osservazione lascia intuire che l evoluzione della risposta strutturale tende verso la formazione di un meccanismo di piano al primo ordine Gli spostamenti medi del secondo e del primo impalcato in corrispondenza del massimo carico 2106 kN sono stati rispettivamente 1 318 cm e 0 779 cm mentre per il minimo carico applicato 1572 kN stato misurato uno spostamento medio di 0 717 al secondo impalcato e di 0 295 al primo impalcato La rigidezza iniziale stata di 1161 KN cm pati a circa il 37 di quella misurata all inizio del primo ciclo Le fasi significative dell evoluzione del comportamento durante il terzo ciclo di carico individuate dai punti A B C D E F possono essere individuate in Figura 6 17 in cui sono riportate le curve forza totale agent
255. o le macerie vulcaniche Questo tipo di vulcano tende ad essere pi piatto Alcune esplosioni distruggono completamente la sommit del vulcano dando origine ad un cratere molto ampio vulcani di questo tipo vengono detti a caldera Fig 1 7 Una caldera pu anche formarsi quando la camera magmatica collassa su se stessa ci accade quando dopo una grossa eruzione una enorme quantit di magma fuoriuscita lasciando vuota la camera magmatica la sommit del cratere collassa sotto il proprio peso La caldera pu avere un diametro fino a 20 km e un cratere profondo 1000 m Figura 1 6 Altopiano basaltico 18 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Figura 1 7 Vulcano a caldera 1 2 33 Forme di eruzione e distribuzione geografica dei vulcani Un vulcano pu mostrare differenti forme di eruzione in tempi diversi e le eruzioni possono subire trasformazioni mentre sono in corso L eruzione meno violenta denominata del tipo hawaiano ed caratterizzata da colate laviche estese provenienti dalla bocca centrale o da altre fessure e occasionalmente accompagnate da fontane di lava Le eruzioni di tipo strombolano sono caratterizzate da colate laviche moderatamente fluide di solito accompagnate da violente fontane di lava che producono una grande quantit di bombe vulcaniche e di ceneri Le eruzioni di tipo vulcantano sono caratterizzate da magmi viscosi che formano spesse e corte colate
256. o o neve depositati sulle pendici delle montagne solitamente sono stabili ma se il pendio ripido e se si creano alcuni strati instabili la lastra di ghiaccio pu precipitare a valle Gli strati profondi generano una superficie con poco attrito sulla quale possono scivolare gli strati superiori causando una valanga 2d Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Tabella 1 5 Eventi vulcanici con pi di 1000 vittime dal 1600 ad oggi 1631 Vesuvio Italia 3500 Oshima Giappon s Papandayan Indonesia 2957 Unzen Giappon hao Laki islanda _ oao Mayon Filippin 1200 Tambora Indonesi 92000 Cotopaxi Ecuador 1000 po 1951 amington Nuova Guine poa 1985 Ruiz Colombia 23080 1986 Lake Nyos Cameroun 1700 I fattori che influenzano una valanga sono la variazione di pendenza la natura della sua superficie lo spessore della massa di neve e ghiaccio la sua composizione e struttura interna la temperatura ed il tipo di substrato le vibrazioni Il pericolo di una valanga strettamente connesso alle condizioni meteorologiche prevalenti intensi e lunghi periodi di nevicate generalmente aumentano il rischio di valanghe ma anche un brusco aumento di temperatura specialmente se accompagnato da pioggia ammorbidisce lo strato superiore di neve producendo un manto acquoso che riduce la sua coerenza interna In genere le valanghe sono rare nei pendii con inclinazione inferiore a 25
257. o per tornado per cui impraticabile la diffusione di allarmi con anticipo e indicazioni di quale sar la zona colpita se non come avvisi generici di temporali intensi 1 3 23 Definizione e caratteristiche degli uragani L uragano un ciclone tropicale sostenuto da venti furiosi che soffiano anche ad elevate velocit L uragano Fig 1 9 si classifica infatti secondo la scala Beaufort Tab 1 9 come un vento di grado pari a 12 con una velocit superiore ai 100 km h creando la totale distruzione di tutto ci che incontra sul suo percorso Le formazioni nuvolose assumono la forma tipica a spirale e danno luogo alle piogge pi violente riscontrabili sulla Terra L uragano si forma in presenza di calore e umidit caratteristiche tipiche delle aree tropicali I venti soffiano intorno ad un area centrale di 29 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici calma chiamata occhio del ciclone di solito sgombro da nubi e attraversato da una colonna di aria calda INTENSITA TORRO Tabella 1 8 Scala Torro DESCRIZIONE DEL TORNADO E VELOCITA DEL VENTO DEBOLE 17 24 m s 61 86 km h MEDIO 24 32 m s 86 115 km h MODERATO 32 41 m s 115 148 km h FORTE 41 51 m s 148 184 km h SEVERO 51 61 m s 184 220 km h INTENSO 61 72 m s 220 259 km h MODERATAMENTE DEVASTANTE 72 83 m s 259 299 km h FORTEMENTE DEVASTANTE 83 95 m s 299 342 km h
258. o seguire delle altre sempre preceduti da una scarica guida Questi fenomeni sono stati studiati sia in base all andamento del campo elettrico osservato al suolo sia con sistemi ultrarapidi di ripresa fotografica Si potuto cos accertare che scariche analoghe a quella descritta si possono avere tra suolo e nube tra una nube e le vicine dalla sommit della nube verso la stratosfera Figura 1 10 Fulmine e suo spettro cromatico 14 EVENTI ANTROPICI 1 4 1 Esplosioni 14 1 1 Definizione e cause Per esplosione si intende un particolare tipo di combustione caratterizzato dalla grandissima velocit di propagazione della combustione stessa all interno di una massa di sostanza suscettibile di dar luogo a tale fenomeno Una esplosione consiste in una rapida espansione di una massa di gas compresso energ a liberata viene dispersa sotto forma di onda d urto e come energia cinetica dei frammenti proiettati Particolarmente note sono le esplosioni determinate dai materiali esplodenti dinamite tritolo polvere da sparo perossidi etc caratterizzati dalla circostanza che trattandosi di sostanze ricche di ossigeno possono dar luogo a combustioni esplosive senza l apporto dell ossigeno dell aria Molto ricorrenti nell ambito domestico sono le esplosioni di gas per le quali indispensabile la formazione di miscele esplosive gas aria all interno di un 34 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici ambien
259. o smorzamento viscoso equivalente a quello isteretico Po Po 0 02 CL Va poi introdotto nell espressione di Peg il fattore 63 7 k a d_ d a Pos kB 2 42 7 18 a d pi pi che dipende dal comportamento strutturale dell edificio nelPATC 40 vengono proposti per semplicit tre categorie di comportamenti strutturali e Tipo A rappresenta strutture con cicli d isteresi ampi e stabili e Tipo B rappresenta strutture che mostrano una moderata riduzione dell area dei cicli d isteresi e Tipo C rappresenta un comportamento isteretico assai limitato con una notevole riduzione dell area dei cicli Nello studio in oggetto si considerato in un primo modello un comportamento strutturale di tipo C che fornisce un valore di k 0 33 per qualsiasi valore di J questo perch il modello I tiene conto del massimo contributo della tamponatura e quindi di un comportamento isteretico scadente nel secondo modello quando si considerata una curva di capacit con una rigidezza pati a quella secante allo scarico ed una resistenza pari a quella residua si scelto un comportamento strutturale di tipo B che prevede valori di k diversi a secondo del valore di f sono come definito nella Tab 7 3 Tab 7 3 Valori del fattore di comportamento k Tipo di comportamento a percentuale strutturale lt 16 25 Tipo A Lia 0 5I a 4 gt 16 25 pi pi 2 lt 25 0 67 Tipo B TT 0 446 a SI d 4 a
260. odo costante e per ogni punto dello spettro il periodo T pu essere calcolato usando la relazione S T 21x 5 36 Sa Analogamente per ogni punto dello spettro tradizionale S 1 lo spostamento spettrale pu essere calcolato usando la relazione T S 163 5 37 5 4 1 1 Rappresentazione in forma bi lineare dello spettro di capacit La rappresentazione in forma bi lineare necessaria per stimare velocemente lo smorzamento efficace equivalente e la conseguente riduzione della domanda spettrale La rappresentazione bi lineare richiede la definizione di un punto di coordinate 4 4 che rappresentano la stima del massimo spostamento atteso e la corrispondente accelerazione spettrale Il primo tratto della spezzata coincide con la rigidezza iniziale della struttura definito dai punti caratteristici dello snervamento a d Il secondo che si disegna a partire dal punto di stima ha una pendenza tale che le aree A1 e A2 Fig 5 10 siano approssimativamente uguali in modo che l energia dissipata per ciclo sia identica fra il legame bi lineare e la curva di capacit effettiva La prima stima del punto designata con ap1 dp1 la seconda con ap2 dp2 e cos via Nel caso di una curva di capacit che rappresenti il progressivo degrado della resistenza strutturale la spezzata va costruita in riferimento alla curva di capacit che contiene il punto corrente di stima 140 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit
261. ogici e su vulnerabilit osservate b livello 2 basato sulla definizione della capacit della domanda e della prestazione dell edificio che fa uso in parte degli studi tipologici ed in parte di modelli meccanici semplificati c livello 3 richiede la definizione di una modellazione di tutta la costruzione ed analisi numeriche dettagliate non adatto ad uno studio a scala territoriale Oltre ad esaminare i metodi di analisi della vulnerabilit del costruito ordinario pet completezza sono state illustrate le metodologie di analisi della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali con particolare riferimento alle chiese Introduzione La maggior parte del lavoro di tesi si basato sul secondo livello del metodo proposto nell ambito del progetto europeo Risk UE Tale metodologia si articola essenzialmente in tre fasi individuazione tipologica dell edificio valutazione della performance sismica definizione delle curve di fragilit In questo lavoro si sono voluti ripercorrere i passi salienti di questa metodologia relativa alla valutazione della vulnerabilit degli edifici valutata quindi mediante l utilizzo delle curve di capacit domanda e fragilit con lo scopo di confrontare alcuni risultati ottenuti nell ambito di questo progetto con i risultati ottenuti in una sperimentazione al collasso eseguita su un edificio reale in c a La prova sperimentale presentata rientra in una programma di ricerca avente come obietti
262. ola Macedonia Bucarest Romania Catania Italia Nizza Francia Sofia Bulgaria e Tessalonica Grecia L intero progetto ha interessato diversi aspetti ciascuno di questi stato trattato in maniera dettagliata in un Working paper I contenuti di questi lavori sono i seguenti WP1 Caratteristiche peculiari delle citt inventario di dati e tipologie WP2 Manuale di base degli scenari di terremoto WP3 Metodologia sull esposizione del sistema urbano ai disastri naturali WP4 Vulnerabilit degli edifici WP5 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali WP6 Valutazione di vulnerabilit degli impianti e delle strutture essenziali WP7 Manuale degli scenari di rischio sismico Per le tipologie che rappresentano il costruito ordinario prevalente europeo si tentato di sviluppare dei modelli di vulnerabilit e fragilit che descrivessero la relazione tra probabilit condizionata dei potenziali danni alle strutture ed un adeguato rischio sismico La recente metodologia proposta nell ambito del progetto europeo Risk Ue prevede due livelli di analisi per la valutazione della vulnerabilit sismica del costruito europeo Il primo livello un metodo di tipo macrosismico in cui la valutazione espressa in termini di un zadice di vulnerabilit in funzione del quale possibile ottenere la rappresentazione del danno noto l input sismico Definita la
263. olo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura Facendo riferimento agli eventi sismici italiani pi recenti durante il terremoto del 1976 nella regione del Friuli si sono verificate alcune situazioni tipiche tra quelle sopra elencate assai significative La Fig 7 11 a mostra il caso di un edificio per il quale non stata valutata opportunamente la disposizione e l efficienza delle tamponature La loro configurazione irregolare sui prospetti nord ed est sono presenti delle vetrate di negozi quelli sud ed ovest sono invece provvisti di tamponatura dall altro si dimostrata essenziale nella definizione del centro di torsione del fabbricato e quindi essendo stata trascurata in sede di progetto ha condotto alla crisi per torsione La Fig 7 11 b riporta il caso dell ospedale di Gemona che ha subito la formazione di cerniere plastiche alla base ed in sommit dei pilastri del secondo livello In Fig 7 12 riporta l esempio di un edificio che ha visto il degrado notevole delle tamponature al piano terra col lesionamento innescatosi in corrispondenza delle aperture e delle solette a sbalzo dei balconi pa y ERES 5 z x std int Li FP 4 j i Il 4 lip Fig 7 12 Daneggiamento delle tamponature con la struttura integra 206 Conclusioni CONCLUSIONI La possibilit di effettuare una sperimentazione su un edificio esistente rappresenta senza dubbio una opportunit eccezionale che dovrebbe esser
264. olti all interno di un edificio in ore diurne all aperto da pochi di notte ediocre a alcuni vengono destati automobili ferme oscillano notevolmente V a avvertito praticamente da tutti molti destati nel sonno crepe nei rivestimenti oggetti rovesciati a volte scuotimento di alberi e pali VI avvertito da tutti molti spaventati corrono all aperto spostamento di mobili pesanti molto forte E e gt caduta di intonaco e danni ai comignoli danni lievi VII tutti fuggono all aperto danni trascurabili a edifici di buona progettazione e fortissima costruzione da lievi a moderati per strutture ordinarie ben costruite avvertito da persone alla guida di automobili VIII HCO danni lievi a strutture antisismiche crolli parziali in edifici ordinari caduta di ciminiere monumenti colonne ribaltamento di mobili pesanti variazioni dell acqua dei pozzi IX danni a strutture antisismiche perdita di verticalit a strutture portanti ben progettate disastrosa edifici spostati rispetto alle fondazioni fessurazione del suolo rottura di cavi sotterranei X os A distruzione della maggior parte delle strutture in muratura notevole fessurazione del suolo rotaie piegate frane notevoli in argini fluviali o ripidi pendii XI poche strutture in muratura rimangono in piedi distruzione di ponti ampie fessure nel catastrofica terreno condutture sotterranee fuori uso sprofondamenti e slittamenti del terreno in suoli molli XII grande danneggiamento totale onde s
265. on verr tenuto in conto nelle successive elaborazioni 4 Caratteristiche delle murature Fig 4 1e le diverse murature nei vari macroelementi vengono descritte in apposite schede Allegato 2 facendo riferimento alle caratteristiche degli elementi costitutivi e della malta alla tessitura dei paramenti ed alla composizione della sezione trasversale La compilazione della scheda supportata da un abaco Allegato 3 che illustra il significato delle diverse terminologie con le quali sono classificate le murature Per ogni macroelemento possono essere compilate pi schede se sono evidenti diverse fasi o tecniche costruttive nella scheda chiese necessario quindi inserire i riferimenti alle schede allegate seguendo questo criterio numero della scheda percentuale di muratura nel macroelemento riferibile alla scheda spessori minimo e massimo della muratura In altre parole se la muratura fosse la stessa in tutta la fabbrica sarebbe necessario compilare un unica scheda murature e riferirla con percentuale 100 a tutti i macroelementi presenti 98 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali 1 RIBALTAMENTO DELLA FACCIATA 2 MECCANISMI NELLA SOMMIT DELLA FACCIATA 4 RISPOSTA TRASVERSALE DI AULA O TRANSETTO 9 CUPOLA O TIBURIO 10 RIBALTAMENTO DELLE PARETI DI ESTREMIT put Fig 4 2a Abaco dei meccanismi di collasso delle chiese da 1 a 10 99 Capitolo 4 Valutazione dell
266. oni di pericolosit identificazione dell esposto e valutazione della vulnerabilit delle costruzioni Il GIS una struttura composta da tecnici strumentazioni hardware software e procedure che ha lo scopo di acquisire dati elaborarli e produrre informazioni Questa struttura viene realizzata nell ambito di un Ente avente giurisdizione territoriale con compiti di pianificazione ed intervento il quale utilizza le informazioni prodotte dal GIS per dare massima efficacia alle decisioni che deve prendere Scopo del GIS quello di acquisire dati di conoscenza del territorio dati sulle strutture su di esso esistenti dati sulle attivit sismiche possibili e rappresentare scenari conseguenti a eventi sismici In sintesi il GIS deve essere in grado di gestire 44 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione un emergenza post terremoto e cio nel momento in cui vengono rese disponibili le caratteristiche magnitudo e coordinate epicentrali di un evento sismico il GIS deve essere in grado di generare in tempo reale una serie di mappe relative al danneggiamento previsto per le infrastrutture in modo da consentire una stima dei tempi di ripristino reti elettriche o dei percorsi alternativi reti viarie o dei possibili effetti indotti sull ambiente e sulla popolazione impianti industriali Nell ambito di questo schema concettuale il GIS dovrebbe essere impostato secondo una struttura client server e cio tutti i dati
267. onoscere tre fasi comportamentali distinte 1 Primo ciclo di carico 2 secondo ciclo di carico 3 terzo ciclo di carico Durante il primo ciclo di carico non sono stati notati danneggiamenti evidenti nella fodera esterna delle tompagnature perimetrali mentre lesioni diffuse di modesta ampiezza minore di 1 mm sono state rilevate nella fodera interna delle tompagnature perimetrali e nelle tramezzature interne soprattutto per quelle pareti orientate nella direzione di carico In corrispondenza del massimo carico 1872 KN stato misurato uno spostamento medio di 1 004 cm per il secondo impalcato e di 0 414 cm per il primo Allo scarico in corrispondenza del minimo carico 1583 KN gli spostamenti medi al secondo ed al primo impalcato sono risultati rispettivamente di 0 757 cm e 165 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 0 305 cm I valori massimi di 4 sono stati pari a 0 0014 e 0 0011 rispettivamente per il secondo e per il primo impalcato La rigidezza laterale iniziale dell edificio considerando lo spostamento medio del secondo piano stata pari a 3166 KN cm La risposta strutturale durante il secondo ciclo di carico stata caratterizzata da una riduzione significativa di rigidezza e da un modesto livello di danneggiamento In particolare stata notata soprattutto al primo piano una certa estensione del quadro fessurativo gi generatosi durante il primo ciclo di carico e sott
268. opertura Catene in copertura Lungh appoggio coper la m __ Perimetro copertura 1 m ug E vedi manuale Vedi manuale GN DT Scheda N __ SCHEMI RICHIAMI Parametro 3 Resistenza convenzionale Tipologia strutture verticali Tx Uma Minimo tra Ax ed Ay A mq Massimo tra Ax ed Ay Coeff ap A At A mq Coeff y q Ax Ay N pm t ps C doti qN qN 15 q 1 7 oe C 0 4 Parametro 6 Configurazione planimetrica Parametro 9 Copertura Coperture spingenti tipologia M Vh lt 20 Main Coperture poco spingenti tipologia N Ar Coperture non spingenti tipologia O Fig 3 4 Scheda di secondo livello del GNDT per il rilevamento e la vulnerabilit degli edifici in muratura GNDT 1994 Per ogni parametro sono state definite 4 classi ad ognuna delle quali assegnato un BID 5 q ga punteggio numerico p ad ogni parametro assegnato un peso w D indice di vulnerabilit definito come somma pesata dei punteggi relativi ad ogni parametro 61 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario I gt pw Il metodo dell indice di vulnerabilit stato esteso con limitate modifiche al caso di edifici in calcestruzzo armato Angeletti e Gavarini 1984 In Fig 3 5 riportata la scheda di secondo livello del GNDT per il rilevamento e la vulnerabilit degli edifici in calcestruzzo armato G N D T SCHEDA DI VULNERABILIT DI 2 LIVEL
269. oristici al WTC Pentagono ed altri edifici Considerando il bilancio delle catastrofi naturali dal 1885 al 2003 Sigma Swiss Re in termini di vittime e perdite economiche si pu notare che il numero di morti diminuisce con il grado di civilizzazione e di sviluppo del paese Fig 1 11 a Le societ che infatti hanno la possibilit di investite di pi per la protezione di vite umane hanno un minor numero di vittime quando si verifica una catastrofe E per vero che i disastri generati dall uomo sono pi frequenti nei paesi industrializzati A livello mondiale negli ultimi trenta anni le catastrofi naturali hanno provocato mediamente ogni anno la morte di pi di undici persone per milione di abitante Nei paesi in via di sviluppo questo numero sale a quattordici mentre nei paesi pi industrializzati tale numero si riduce a due vittime per milione di abitante America Amen a Australia Australia nord M fica su 2 America 1 6 6 ei un Africa i 38 6 a Asia b Africa Europa a DE 79 1 14 i Figura 1 11 Distribuzione geografica delle vittime a e delle perdite economiche dovute a catastrofi naturali dal 1985 al 2003 1 5 1 Catastrofi naturali Per catastrofe naturale s intende un evento dannoso provocato dalle forze della natura certamente l entit di una catastrofe non dipende soltanto dalla furia degli elementi ma anche da fattori di rilevanza umana quali ad esempio le tecniche di costruzione o l
270. ortamento sismico l edificio solo in pochi casi non stato in grado di resistere ad uno SLDS la capacit massima viene superata con l ATC40 modello I una sola volta zona 1 suolo D mentre con POPCM 3274 modello I due volte zona 1 suoli B C E e D ed in un solo caso nel modello II zona 1 suolo D 207 Conclusioni Per l edificio considerato appartenente al sito dove effettivamente collocato si applicata la metodologia prevista dall OPCM 3274 per la valutazione della performance sismica considerando tutti e tre gli stati limite definiti Da queste elaborazioni si riscontrato che la struttura in grado di resistere seppur con un certo danneggiamento degli elementi non strutturali ad una richiesta di deformazione corrispondente addirittura allo SLCO Inoltre la struttura raggiunge la configurazione ottenuta alla fine della prova sperimentale a seguito di un evento sismico caratterizzato da una ag g pari a 0 50 Volendo fare un confronto tra i risultati ottenuti con POPCM 3274 e quelli ricavati mediante l applicazione dell ATC40 si deduce che l ordinanza fornisce nella maggior parte dei casi risultati pi penalizzanti Per confrontare i risultati ottenuti nell ambito del progetto del Risk UE per edifici aventi tipologia analoga a quella dell edificio in oggetto sono state considerate le seguenti classi tipologia corrispondente al modello I RC3 1L Low code edifici caratterizzati da un t
271. ossia del 45 oltre questo limite le probabilit aumentano in proporzione diretta della pendenza sono facili in genere lungo i pendii di oltre 35 Naturalmente se il pendio coperto da vegetazione d alto fusto diminuisce la possibilit di formazione delle valanghe tanto pi se il manto vegetale fitto e continuo Si distinguono due tipi principali di valanghe nevose Una valanga di neve incoerente si ingrossa sempre di pi mentre scende sui fianchi della montagna Una valanga a lastra costituita da neve coerente pi compatta che si stacca dal pendio in una massa discreta ed molto simile a una frana di scorrimento questo tipo di valanga responsabile della grande maggioranza degli incidenti I danni causati dalle valanghe che avvengono per il troppo accumulo sui pendii instabili sono ridotti o prevenuti con le detonazioni sia facendo esplodere mine sia sparando cannonate nel pendio pericoloso I danni alle strutture si possono limitare costruendo vari tipi di recinzioni o di cunei di sdoppiamento costruzioni in muratura a forma di V che dividono una valanga prima che questa arrivi alla struttura da preservare 22 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici 1 2 5 Frane 1 2 5 1 Definizione Le frane sono movimenti compatti verso il basso e l esterno di materiali adagiati su un pendio Il termine frana riservato al movimento di roccia e suolo con un ampio intervallo di velocit
272. ossono essere definiti sia few che many tra 50 e 60 sia many che most Usando la teoria fuzzy e partendo dalle definizioni dell EMS 98 possibile costruire la DPM attraverso la distribuzione discreta Ricordando che a ciascun parametro di 4 corrisponde una distribuzione del grado di danno sono stati determinati valori di 4 capaci di rappresentare i termini few many e most attraverso la funzione Dalle distribuzioni probabilistiche corrispondenti ai valori 4 calcolati stata attribuita ai diversi gradi di danno la percentuale di danno Ripetendo questa procedura per ciascuna classe di vulnerabilit al variare del grado di intensit macrosismica possibile ottenere 1 limiti possibili e poco probabili del danno medio Unendo questi punti si ottengono delle curve che definiscono le aree possibili e poco probabili di ciascuna classe di vulnerabilit come una funzione di intensit macrosismica Fig 3 9 D E Li n 6 E A ti EMS 98 Intensity Fig 3 9 Curve che definiscono il comportamento possibile e poco probabile di ciascuna classe di vulnerabilit Giovinazzi Lagomatsino 2004 Osservando queste curve si trae che c un area possibile per ciascuna classe di vulnerabilit ed una poco probabile per classi di vulnerabilit contigue Per rappresentare Pappartenenza di un edificio ad una classe di vulnerabilit stato introdotto un indice di vulnerabilit convenzionale I valori di questi indic
273. pacit domanda e fragilit 5 2 VALUTAZIONE DEL DANNO La valutazione del danno per un edificio o per un gruppo di edifici la stima delle perdite basate sulla valutazione della vulnerabilit danneggiabilit caratteristica dell edificio per un prefissato livello di danno La probabilit condizionata che l edificio giunga ad un certo stato di danno pu essere determinata come segue e si sceglie il modello di edificio dalla Building Typology Matrix BTM che rappresenti la struttura considerata e si definisce il modello di capacit e lo si converte in spettro di capacita e si determina lo spettro di domanda e si calcola la risposta attesa dalla costruzione dall intersezione dello spettro di capacit e lo spettro di domanda punto di performance e dal modello di fragilit si stima la probabilit condizionata che per un determinato punto di performance l edificio presenter un certo stato di danno Definita quindi la classe di appartenenza all interno della Building Typology Matrix BIM dell edificio da esaminare note le caratteristiche dinamiche geometriche e strutturali dell edificio nell ipotesi che sia possibile tracciare lo spettro di capacit e quello di domanda opportunamente ridotto per tenere conto del comportamento non lineare della struttura nello stesso formato AD acceleration displacement si determina il punto di funzionamento della struttura ovvero il point performance che ra
274. pareti e i due indicatori di vulnerabilit connessi al meccanismo sono ammorsamento scadente tra la facciata ed i muri della navata e assenza di catene longitudinali o contrafforti efficaci Fig 4 1d Sezione 3 INDICE DI DANNO E INDICE DI VULNERABILIT ll RIBALTAMENTO DELLA FACCIATA Oooo o Danno DISTACCO DELLA FACCIATA DALLE PARETI o o Assenza di catene longitudinali o di contrafforti efficaci al MECCANISMI NELLA SOMMIT DELLA FACCIATA O Z O o Danno LESIONI NELLA ZONA ALTA DELLA FACCIATA S oo Facciata indebolita per la presenza di grandi aperture rosone o altro Assenza di collegamento con la copertura di controventi di falda o di cordoli a o MECCANISMI NEL PIANO DELLA FACCIATA o Joa Danno LESIONI INCLINATE TAGLIO LESIONI VERTICALI O ARCUATE ROTAZIONE con Vulnerabilit non so Presenza di molte aperture anche tamponate Possibilita di rotazioni dalle pareti laterali copertura spingente volta non incatenata Oooo RISPOSTA TRASVERSALE DELL AULA O DEL TRANSETTO Ea Danno LESIONI NEGLI ARCONI CON EVENTUALE PROSECUZIONE NELLA VOLTA ROTAZIONI SCHIACCIAMENTI O LESIONI ALLA BASE DELLE PARETI DI NAVATA 19 EFFETTI AL SUOLO DOVUTI ALLA MORFOLOGIA E ALLA GEOLOGIA DELL AREA INTERESSATA Danno EVIDENZA DI EFFETTI AL SUOLO frane cedimenti fratturazione liquefazione 000 2 EFFETTI AL SUOLO DERIVANTI DA AZIONI MUTUE TRA TERRENO E COSTRUZIONE 0 Danno LESIONI DA CEDIMENTO IN FONDAZIONE Localizzaz
275. per i corpi rigidi In accordo al teorema cinematica il moltiplicatore di collasso sar il minimo moltiplicatore cinematicamente ammissibile A minfA 4 4 4 3 3 3 Livello 3 determinazione della curva di capacit attraverso modelli meccanici dettagliati La metodologia di terzo livello prevede che la vulnerabilit sia studiata attraverso il metodo dello spettro di capacit La definizione della curva di capacit rappresentativa del singolo monumento necessaria e considerando il livello di dettaglio in questa metodologia lo studio non pu riferirsi alla scala territoriale In un area geografica con comportamenti costruttivi omogenei per possibile analizzare in maniera dettagliata un singolo monumento come prototipo di una tipologia con la possibilit di estendere i risultati ottenuti all intera zona oggetto di studio Anche in questo caso la curva di capacita va definita per ogni macroelemento identificato nella fabbrica o per quelli che sembrano essere i pi vulnerabili attraverso un giudizio basato sull esperienza Al fine di definire la curva di capacit si pu utilizzare il metodo agli elementi finiti o un altra metodologia di analisi strutturale sviluppata specificamente per ciascuna tipologia monumentale Nell analisi agli elementi finiti la struttura pu essere modellata attraverso elementi con comportamento non lineare che prende in considerazione la limitata resistenza a trazione del mate
276. perficie di edifici in buono stato di manutenzione rispetto alla superficie degli edifici della classe di et considerata del numero di edifici in buono stato di manutenzione rispetto al numero di edifici della classe di et considerata n di abitanti residenti in edifici in buono stato di manutenzione rispetto al n di abitanti residenti in edifici della classe di et Num_ piani Virgola mobile se Virgola mobile e Virgola mobile a Virgola mobile sm Virgola mobile em Virgola mobile am Virgola mobile Campi associati a ognuna delle 7 classi di et definite dalla scheda ISTAT cfr Tabella 2 2 3 23 Valutazione della vulnerabilit Per la valutazione della vulnerabilit si scelto di adottare quello di Giovinazzi e Lagomarsino 2003 Il metodo proposto esamina il singolo edificio su base tipologica affinando successivamente la valutazione attraverso i fattori che potrebbero influenzare la risposta dell edificio sotto azione sismica e dunque la sua vulnerabilit N Il metodo utilizzato per la valutazione della vulnerabilit stato sviluppato per il costruito ordinario introducendo un indicatore sintetico l Indice di Vulnerabilit Y 0 02 lt VI lt 1 02 che definito sia su base tipologica identificando l edificio o la classe di edifici come appartenente a una certa tipologia edilizia considerando poi tutti quei fattori in gradi di influenzare la risposta sismica della costruzione L indice di vulne
277. pi meccanismi secondari cio che interessano parti limitate del macroelemento Tale metodologia consente un censimento rapido delle chiese su un certo territorio attraverso una conoscenza delle caratteristiche tipologiche essenziali alla valutazione della risposta sismica essa pu essere utilizzata sia in termini di prevenzione per il rilievo del danno pregresso e delle caratteristiche costruttive sia nella gestione di 94 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali un emergenza sismica nel caso in cui si voglia determinare l agibilit ed i conseguenti interventi di restauro Infatti il rillevo combinato del livello di danno e delle caratteristiche costruttive consente di quantificare il danno prodotto da un terremoto gi avvenuto emergenza sismica o di definire un indice di vulnerabilit della chiesa che ne caratterizza il comportamento nei riguardi di eventuali eventi sismici futuri prevenzione sismica In particolare nel caso dell emergenza sismica la scheda permette un rapido rilievo dei danni alle chiese in un area colpita da terremoto la sua elaborazione fornisce un quadro sintetico della situazione con indicazioni sulle opere necessarie per la tutela dell incolumit pubblica e la salvaguardia dei beni architettonici e dei beni artistici in essa contenuti Nellemergenza post terremoto esiste invece la necessit di uno strumento agile e sintetico con il quale rilevare rapidamente
278. piccolissime dispersioni dunque il treno d onde pu percorrere lunghissime distanze mantenendo praticamente inalterato il suo carico energetico E sono proprio l elevatissimo contenuto energetico delle onde e l ineluttabilit della legge di conservazione dell energia che trasformano queste onde da piccoli e quasi impercettibili movimenti della superficie marina in mare aperto a gigantesche calamit naturali nel momento in cui si abbattono violentemente sulle coste Tutto dipende ancora dalla relazione tra la velocit e la profondit dell acqua vista prima Avvicinandosi alle coste diminuisce la profondit del mare e dunque anche la velocit delle onde si riduce ma questo comporta che dovendo per necessit fisica rimanere costante l energia debba aumentare l ampiezza del moto ondoso cio l altezza delle onde La massima altezza cui pu giungere un onda di tsunami viene indicata con il termine inglese di run up ed il suo valore mediamente circa dieci volte maggiore dell altezza dell onda che lo ha originato ma evidente che tutto legato all andamento del profilo batimetrico Molta importanza nel limitare gli effetti devastanti di uno tsunami hanno infine la morfologia della costa e la configurazione del terreno liscio o rugoso ricco o privo di alberi elementi in grado di rallentare o meno l impeto dell acqua che tende ad addentrarsi nella terraferma anche per centinaia di metri Fig 1 3 Vi anche la possibilit che uno tsun
279. pitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione 2 5 2 2 Valutazione dell esposizione L esposizione caratterizzata in termini di popolazione costruito ordinario ed edifici strategici utilizzando i dati ISTAT relativi al censimento della popolazione ISTAT 1991 e la cartografia digitale Essendo riferiti al singolo appartamento piuttosto che all intero edificio i dati ISTAT sono impiegati in una forma opportunamente rielaborata per scopi di vulnerabilit Meroni et al 1999 L identificazione della popolazione e del costruito basata sulla mappa digitale dei limiti censuari dove l unit geografica minima di riferimento la sezione censuaria che consente pur lavorando con dati aggregati e non riferiti al singolo edificio di giungere a una conoscenza molto dettagliata e localizzata dei centri abitati Dal censimento ISTAT possibile ottenere informazioni generali relative all intera sezione censuaria e dati statistici sul costruito I dati generali caratterizzano ciascuna sezione censuaria in termine di popolazione numero e superficie di edifici numero di unit abitative e tipo di zona urbana centro nucleo e case sparse Tabella 2 1 Tabella 2 1 Campi identificativi generali associati a una sezione censuaria ISTAT Campo Tipo Descrizione Codice ISTAT Intero tipo_sez Intero Zona urbana 1 centro 2 nucleo 3 case sparse superficie Virgola mobile Superficie totale degli edifici nella sezione censuaria num_e
280. placche adiacenti e il tipo di roccia hanno tutti un influenza decisiva sul carattere dei terremoti in una particolare regione La velocit relativa tra due zolle adiacenti maggiore ai margini di due placche convergenti La faglia tettonica trascorsa thrust che si sviluppa in queste zone di collisione fra placche tende a immergersi con piccoli angoli d inclinazione attraverso una litosfera relativamente spessa formando un piano di faglia con un area superficiale particolarmente estesa La combinazione di un alta velocit relativa con un esteso piano di faglia d luogo a terremoti di entit notevole I margini convergenti sono le zone di origine dei maggiori terremoti del mondo molti dei quali sono di intensit superiore al grado 8 5 della scala di Richter Le velocit relative delle zolle sono alte anche in corrispondenza dei margini delle placche a trasformazione dove le zolle adiacenti scivolano una accanto all altra Le faglie trasformi che si formano su questi margini sono verticali e si sviluppano per corte distanze Sebbene si possano verificare in queste zone anche terremoti di notevole intensit in genere non sono al di sopra del grado 7 5 della scala di Richter I confini di placche divergenti sono la fonte di terremoti relativamente lievi La litosfera che si viene riformando su queste zone di accrescimento della zolla relativamente calda e sottile e permette solo la formazione di piccole faglie Diversamente dalle
281. po stesso non generica e tale da consentire un attribuzione sufficientemente chiara e precisa di un edificio ad una determinata classe tipologica Essa distingue in primo luogo le costruzioni in funzione del materiale strutturale muratura calcestruzzo armato acciaio legno pet ciascuna categoria sono quindi individuate differenti tipologie costruttive Per le costruzioni in muratura sono considerate sette tipologie che rappresentano piuttosto bene la tradizione costruttiva italiana molto varia per materiali tecnica di posa in opera e particolari costruttivi significativo osservare come la priorit sia data alla qualit del materiale muratura quello che costituisce gli elementi sismo resistenti della costruzione pareti a questo primo livello di classificazione si presuppone che la qualit degli altri elementi che influenzano la risposta siano in media coerenti con la tipologia muraria Ad esempio gli edifici in pietra grezza avranno in genere peggiori qualit costruttive nei solai e nei collegamenti rispetto a quelli in pietre sbozzate o a spacco gli edifici pi recenti in muratura non armata di elementi artificiali laterizi blocchetti in calcestruzzo avranno nella maggioranza dei casi orizzontamenti latero cementizi Per quanto riguarda il calcestruzzo armato le costruzioni sono distinte in relazione al sistema sismo resistente telaio o pareti di taglio ed al livello di progetto antisismico adottato per realizzar
282. portamento isteretico Tab 5 8 Valori del fattore di comportamento k Tipo di comportamento strutturale bO percentuale 1 _051G d d a p y PY a pid pi 0 67 0 446 a d d a yY PY 0 845 ad 5 4 4 I fattori di riduzione A questo punto sono disponibili tutti gli elementi per calcolare i fattori di riduzione dello spettro di risposta elastico SR relativo al campo in cui si hanno accelerazioni spettrali costanti e SR relativo al campo in cui si hanno velocit spettrali costanti 3 21 0 68 In 8 5 43 a 2 12 Si 2 31 0 41 In 2 E 41 5 44 1 65 Si pu quindi procedere alla determinazione dello spettro di domanda ridotto secondo lo schema riportato in Figura 5 13 Lo spettro elastico costruito sulla base dei coefficienti sismici CA accelerazione di picco al suolo e Cv che valgono rispettivamente C 0 4 8 ys 5 45 Cy 8S 1 5 46 dove SMS accelerazione spettrale su suolo roccioso in corrispondenza di un periodo di 0 3 secondi SM1 accelerazione spettrale su suolo roccioso in corrispondenza di un periodo di 1 secondo 145 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit 2 55H Ca 2 507 Ba A E ET RA TB _ Elsie responsa spectrum 5 damped Reduced response ds i spectrum Spectral Acceleration CI E Spectral Displacement Fig 5 13 Spettro di domanda ridotto Sms e SMI sono
283. posta elastico Per passare al sistema ad un solo grado di libert a comportamento bi lineare equivalente stato definito il coefficiente di partecipazione che nel caso in esame risultato pari a 1 25 m 0 r amp 125 m Il sistema ad un solo grado di libert equivalente caratterizzato dalle seguenti relazioni F d F eri e d definite nel Cap 5 7 7 7 6 Tramite queste relazioni stata tracciata la curva di capacit del sistema ad un solo grado di libert con comportamento equivalente e mediante l uguaglianza delle aree stata definita la rigidezza secante k ottenuta dalla relazione k essendo noti Lcd 7 8 y A titolo di esempio si riporta in Fig 7 5 la definizione di k nel caso del modello I dal grafico in 2500 Base Shear KN 2000 1500 1000 i SDOF equivalente 500 Schematizzazione bi lineare Displacement cm 0 0 00 0 50 chi 1 00 1 50 2 00 2 50 Fig 7 5 Curva di capacit del SDOF equivalente e determinazione di d mediante la schematizzazione bi lineare ottenuta con l uguaglianza delle aree Il sistema ad un grado di libert ha quindi valore di snervamento pari al valore del taglio ultimo al piede e come spostamento al limite elastico quello definito dalla rigidezza secante k del sistema equivalente ottenuta dall uguaglianza delle aree Ottenuta k possibile conoscere il periodo elastico dell oscillatore che vale
284. ppresenta la condizione per cui la capacit sismica di una struttura pari alla domanda sismica imposta Questo punto ci fornisce lo spostamento spettrale che definisce la soglia di danno per il livello di collasso per un determinato terremoto Avendo a disposizione la curva di fragilit o funzione di danno dell edificio possibile definite la probabilit che si riscontri un certo danno ds slight moderate estenstve complete a seguito del realizzarsi dello spostamento spettrale prima determinato In Fig 5 1 riportato il diagramma di flusso che sintetizza i passi da eseguire per la valutazione del danno RISK UE BTM ja Fig 5 1 Diagramma di flusso per la valutazione del danno Ognuno di questi passi contiene delle problematiche come la determinazione della curva di capacit e la sua conversione in spettro di capacit o la determinazione dello spettro di domanda elastico e del corrispondente spettro anelastico Alcune di queste problematiche verranno affrontate di seguito altre saranno soltanto enunciate non avendo possibilit di risoluzione una di queste l affidabilit della funzione di danno in realt questa funzione presenta delle variabilit che derivano dalle incertezze sulla capacit e sulla richiesta Infatti le curve di capacit sono definite dalla sima dei parametri che influenzano la progettazione come il periodo fondamentale di 121 Capitolo 5 Valutazione della vulnerab
285. ra 0 e 1 rappresentativo della propensione della chiesa ad essere danneggiata dal terremoto Anche in questo l indice vale 1 nella situazione peggiore ovvero quando per tutti gli indicatori a cui si potuto dare risposta si riscontrata una vulnerabilit Questi indici vengono utilizzati in maniera differente a seconda che si voglia effettuare un analisi di vulnerabilit sulle chiese di un territorio a fini preventivi o si rilevino i dati a seguito di un terremoto per la gestione dell emergenza La loro utilit consiste nell essere parametri sintetici tramite i quali confrontare situazioni differenti al fine di mettere insieme gruppi di manufatti di caratteristiche analoghe o stabilite gerarchie in funzione dei danni subiti o della vulnerabilit presunta nei riguardi dell azione sismica L utilizzo a posteriori della metodologia ha permesso una validazione del metodo di previsione che stato tarato direttamente sui dati censiti a seguito di eventi sismici in diverse aree geografiche Suddividendo il campione di dati rilevati in occasione del terremoto umbro marchigiano 1997 per aree in cui stata rilevata un intensit macrosismica omogenea stato possibile ottenere una distribuzione statistica dell indice di danno trasformando tale variabile continua tra 0 e 1 in un parametro discreto in base ad una tabella di conversione riportata in Tabella 4 1 stabilendo cio una correlazione tra l indice di danno d ed i sei liv
286. rabilit cos definito come V V AV 2 3 dove V Pindice di vulnerabilit di base della tipologia e AV il punteggio totale dei modificatori di comportamento Tale indice va riferito anch esso alla sezione censuaria prima definita pertanto necessario calcolare l indice di categoria relativo all unit d analisi VE V pa r AV 2 4 dove V l indice di vulnerabilit di base della categoria r e AV sono l rispettivamente la percentuale di superficie costruita s del numero di edifici e o del 49 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione numero di abitanti a del modificatore riferita alla categoria considerata e il punteggio dello stesso modificatore di comportamento Va precisato che l indice di vulnerabilit V di ciascuna categoria stato attribuito come combinazione delle tipologie edilizie definite dal modello di vulnerabilit utilizzato e le percentuali di combinazione sono state stabilite in base a un giudizio esperto Per quanto riguarda i punteggi AV invece sono stati impiegati i valori proposti dalla metodologia utilizzata Giovinazzi e Lagomarsino 2003 Una volta ottenuta una stima della vulnerabilita delle singole categorie immediato ottenere l indice relativo all intera unit di analisi Ve gt ro VI 2 5 U dove r la percentuale di superficie costruita s del numero di edifici e o del numero N di abitan
287. ratture o dalle acque superficiali incanalate nelle fessure Anche scosse sismiche o opere di scavo possono essere la causa di queste frane Sono interessati da questo tipo di fenomeno tutte le formazioni spiccatamente lapidee massicce o stratificate in grossi banchi fratturate o interessate da fenomeni carsici Le frane da sprofondamento sono provocate dal cedimento di livelli plastici sottostanti a formazioni rigide o dal crollo di tetti di cavit sotterranee Questi ultimi sono pero fenomeni localizzati che impegnano zone ristrette caratterizzate da fenomeni carsici Diversi metodi vengono impiegati per prevenire le frane fra cui la cattura e il drenaggio dell acqua prima che questa raggiunga la potenziale area di frana il pompaggio dell acqua con i pozzi nelle zone di frana il riempimento delle fenditure che potrebbero essere invase dall acqua piovana o superficiale I danni agli edifici e alle altre strutture edili possono venir limitati con lo studio geologico delle aree edificabili e con la progettazione e la costruzione di terrapieni La causa naturale di una frana il superamento da parte della superficie rocciosa della pendenza limite Anche in questo caso l uomo pu essere l artefice di eventi catastrofici a seguito della perturbazione del naturale equilibrio dei pendii attraverso la costruzione di strade o attraverso opere di disboscamento Alcune delle maggiori catastrofi del 20 secolo connesse con le frane sono riportate i
288. re dati specifici delle localit considerate costruendo una raccolta di tipologie edilizie e fornendo dati pi esatti riguardo la vulnerabilit del territorio Indipendentemente dal livello di analisi scelto il modello di HAZUS relativo alla valutazione del rischio associato ai terremoti provvisto di un sistema di classificazione delle costruzioni basato sulle caratteristiche della struttura Esso permette agli utenti di 1 computare i danni dei fabbricati residenziali commerciali industriali e delle infrastrutture essenziali valutare le perdite economiche dirette ed indirette formulare e valutare piani di mitigazione del rischio valutare le risorse richieste per il rilievo del disastro migliorare la pianificazione dell emergenza con l analisi di piani d azione progettare il recupero delle costruzioni dopo il terremoto pianificare l assistenza tecnica dopo il disastro S O A a valutare i requisiti degli edifici rimanenti per mettere al riparo le famiglie Nella Figura 3 6 sono riportati i danni diretti 1 danni indotti le perdite dirette e indirette che si possono avere a seguito di un terremoto di una inondazione o di un uragano Ground Motion Frequency Depth Prossuro Missilo Rain Ground Failure Discharge Velocity Sales Decline Opportunity Costa Economic Loss Figura 3 6 Danni diretti e indotti e perdite dirette e indirette a seguito di un terremoto di una inondazione o di un uragano
289. re dello spettro di capacit Fig 5 11 63 7 a d d a 5 40 RTI 6 40 637 a d d a gt gt pl gt pi 6 5 41 d pi d 141 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Bilinaar raeprasertatian of capacity spactum L Capacity specirum Spectral Acceleration Fig 5 11 Calcolo dello smorzamento viscoso equivalente da ATC40 5 4 3 Il fattore di comportamento k Il ciclo d isteresi presente in Figura 5 11 una ragionevole approssimazione per strutture con alto grado di duttilit sottoposte a terremoti di breve intensit tali da comportare pochi cicli e da considerare il degrado della resistenza degli elementi nullo con smorzamento equivalente inferiore al 30 Per condizioni che siano diverse da quelle enunciate considerando ad esempio un edificio esistente i cicli d isteresi come quelli di figura tendono a sovrastimare l effettivo valore dello smorzamento viscoso equivalente in quanto non vengono considerati fenomeni tipo pinching che portano ad una progressiva riduzione dell ampiezza dei cicli Va pertanto introdotto nell espressione di Peg il fattore k per tenere conto della possibile presenza di tali fenomeni 603 7 k a d d a pa kpy 5 A 5 5 42 di l do Il fattore dipende dal comportamento strutturale dell edificio che a sua volta funzione della qualit del sistema
290. re la ripidit delle pareti dipende da varie circostanze la pi importante delle quali il tipo di materiale eruttato I magmi pi fluidi a causa di un basso contenuto di acido silicico sono eruttati in modo non esplosivo e scendono dalla bocca formando i vulcani a scudo a pendenza dolce nome derivato dalla somiglianza con gli scudi dei primi guerrieri germanici Le colate laviche di questo tipo di vulcani hanno di solito solo uno spessore di 1 10 m ma si estendono a grande distanza dalla bocca vulcanica I vulcani delle Hawaii e dell Islanda sono tipici esempi di vulcani a scudo I magmi con alto contenuto gassoso e ad alta viscosit sono di solito pi esplosivi di quelli che fuoriescono dai vulcani a scudo Questi magmi ricchi di gas sono in molti casi proiettati in aria durante un eruzione Il magma che ricade sotto forma di bombe vulcaniche si accumula intorno alla bocca e forma coni di cenere a fianchi ripidi ma relativamente piccoli Le dimensioni delle bombe vulcaniche possono variare da quelle della cenere a grana fine fino a quelle di blocchi grandi come case Nella grande maggioranza i coni di cenere sono formati da frammenti vulcanici che hanno diametro inferiore a 3 cm dalle ceneri e dai piccoli ciottoli La maggior parte dei vulcani pi grandi sono vulcani compositi stratovulcani Fig 1 5 Questi si formano per effusioni di lava fluida seguite da eruzioni di lava viscosa La lava fluida crea un rivestimento
291. re un segnale d allarme Nel periodo immediatamente precedente ad alcuni non a tutti terremoti sono stati osservati improvvisi abbassamenti del livello delle acque freatiche rigonfiamenti o abbassamenti della superficie terrestre cambiamenti della velocit di propagazione delle onde P e S aumento di concentrazione di gas rari nelle acque freatiche e fenomeni geoelettrici Alcuni terremoti possono essere previsti in base alla nuova teoria dei vuoti sismici Secondo quest ipotesi certe faglie sono mature per un terremoto in quanto lungo alcune di esse non vi sono state scosse sismiche per un periodo di 25 30 anni appunto vi un vuoto sismico Alcuni geologi credono che lungo un vuoto sismico le placche della Terra si comprimano l una sull altra in modo cos forte da congiungersi Ne consegue un enorme aumento della pressione che prima o poi verr liberata con un terremoto di grandi dimensioni 1 2 2 Tsunami Maremoto 1 2 2 1 Definizione Uno tsunami costituito da una serie di onde oceaniche generate solitamente ma non solo da terremoti il cui epicentro si trova sul fondale marino o nelle immediate 11 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici vicinanze e che dopo aver percorso anche migliaia di chilometri attraversando interi oceani si abbattono come giganteschi muri d acqua sulle coste distruggendo tutto ci che incontrano sul loro cammino Il termine di origine giapponese p
292. rebbero potuti attivare nella chiesa N lt 28 4 3 3 Il metodo Risk UE Dopo i recenti eventi sismici italiani Umbria e Marche 1997 Puglia e Molise 2002 1 danni osservati negli edifici monumentali ed in particolare nelle chiese hanno fornito notevoli informazioni la cui elaborazione ha consentito lo sviluppo di interessanti metodologie per la valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Tra queste una delle pi recenti metodologie stata sviluppata nell ambito del progetto di ricerca europeo Risk UE denominato An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns In accordo a tale metodologia la valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali pu essere eseguita con tre distinti livelli di approfondimento Livello 1 un approccio macrosismico nel quale i dati sono rappresentati da parametri di intensit macrosismica e la vulnerabilit legata a parametri qualitativi E basato su studi tipologici connessi al tipo di monumento a scala territoriale Livello 2 un approccio meccanico nel quale i dati sono rappresentati dalle coordinate spettrali del terremoto e la vulnerabilit descritta da una curva di capacit La curva di capacit fornisce il comportamento strutturale della singola parte della fabbrica considerata macroelemento e descrive l attivazione del corrispondente meccanismo di collasso parziale Essa definita
293. rgille molto consistenti con spessoti di diverse decine di metti caratterizzati da un graduale miglioramento delle propriet meccaniche con la profondit e da valori di Vs compresi tra 360 m s e 800 m s ovvero resistenza penetrometrica Nspr gt 50 o coesione non drenata c gt 250 kPa C Depositi di sabbie o ghiaie mediamente addensate o di argille di media consistenza con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri caratterizzati da valori Vss compresi tra 180 m s e 360 m s 15 lt Ngp lt 50 70 lt c lt 250 kPa D Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti caratterizzati da valori di Vs lt 180 m s Nspr lt 15 c lt 70 kPa E Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali con valori di Vs simili a quelli dei tipi C o D e spessore compreso tra 5 e 20 m giacenti su un substrato di materiale pi rigido con Vs39 gt 800 m s Dove Vs la velocit media di propagazione entro 30 m di profondit delle onde di taglio Lo spettro di risposta elastico della componente orizzontale definito dalle espressioni seguenti SM 2a 05 1 T p025 O lt T lt T 7 1 B S T a S p7 2 5 T ST lt T 7 2 Te S T a S 9 2 5 TTT 7 3 E S T a osuquzse Zet T ST 7 4 nelle quali un fattore che tiene conto del profilo stratigrafico del suolo di fondazione 77 un fattore che tiene conto di un coefficiente
294. riale ed il progressivo degrado delle propriet meccaniche Possono 118 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali essere considerati diversi tipi di collasso scorrimento schiacciamento rottura per taglio ecc Per ottenere una simulazione del comportamento della struttura sotto azioni sismiche si procede solitamente ad analisi statiche incrementali non lineari dove oltre a considerare le non linearit meccaniche legame costitutivo del materiale non lineare si considerano anche non linearit geometriche ovvero grandi spostamenti e grandi deformazioni Uno svantaggio di questo tipo di analisi la difficolt di determinare una soluzione convergente soprattutto nei casi in cui si vuole descrivere il comportamento pet spostamenti maggiori di quello corrispondente alla massima capacit portante Usando modelli agli elementi finiti possibile definire gli stati limite di danno in maniera non arbitraria sulla curva di capacit ad esempio come frazione dello spostamento ultimo ma associandoli a particolari transizioni di fase nel comportamento strutturale ad esempio l attingimento della massima resistenza a trazione o a compressione in alcune zone della muratura 119 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Capitolo 5 VALUTAZIONE DELLA VULNERABILIT SISMICA ATTRAVERSO I MODELLI DI CAPACIT DOMANDA E FRAGILIT
295. ricamente Puno dall altro di 364 cm Il carico stato trasferito ai due impalcati dell edificio attraverso una struttura di ripartizione reticolare in acciaio La struttura di contrasto stata realizzata mediante una struttura reticolare in acciaio avente fondazione zavorrata In particolare la zavorra stata realizzata mediante 6 container riempiti di terreno e resi solidali alla struttura reticolare superiore Una vista planimetrica dell apparato di prova e fornita in Figura 6 11a mentre una sezione trasversale riportata in Figura 6 11b Due fotografie raffiguranti la struttura di contrasto la struttura di ripartizione ed i martinetti sono illustrate in Figura 6 12 6 3 2 Protocollo di carico Il protocollo di catico applicato ha previsto tre cicli di carico In particolare il primo ciclo stato realizzato prima spingendo la struttura fino al carico totale di 1872 KN poi invertendo il carico fino a raggiungere il valore di 1583 kN massima capacit dei martinetti a trazione infine il carico stato annullato Con il secondo ciclo analogamente al primo si applicata una forza massima di compressione pari a 2106 KN ed un carico di trazione pari a 1572 KN Il terzo ciclo avente lo scopo di portare la struttura ad un livello di danneggiamento molto elevato ha previsto la spinta dell edificio fino al completo superamento della massima capacit portante La storia di carico stata illustrata in Figura 6 13 6 3 3 S
296. riferimento alla salvaguardia della vita umana 43 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione 2 2 1 Analisi di tipo probabilistico e di tipo deterministico Eseguire un analisi di vulnerabilit sismica significa valutare la consistenza del costruito diffuso in una data area sia in termini quantitativi che qualitativi ed in particolare stimare la sua propensione ad essere danneggiato dal sisma Una metodologia per l analisi di vulnerabilit deve quindi precisare come eseguire il censimento pi o meno dettagliato del costruito e delle sue caratteristiche e definire opportuni modelli che correlino la severit dell evento sismico con gli effetti in termini di danneggiamento fisico e di perdite economiche o di vite umane Eseguita quindi l analisi di vulnerabilit e nota la pericolosit sismica dell area in esame ovvero le caratteristiche dell evento sismico atteso nella regione eventualmente differenziate per considerare gli effetti di amplificazione locale microzonazione possibile stimare la distribuzione dei danni al costruito Qualora lo studio di pericolosit sia condotto in termini probabilistici anche le conseguenze strutturali ed economiche saranno espresse probabilisticamente tale approccio configura quella che viene denominata un analisi di rischio Nel caso invece in cui la sismicit sia studiata su base deterministica estraendo da un catalogo di sismicit storica uno o pi terremoti signifi
297. rimenti bibliografici La sezione RF la lista completa di tutti i riferimenti bibliografici citati nelle altre sezioni 1 2 3 Eruzioni vulcaniche 1 2 3 1 Formazione dei vulcani e cause di sviluppo delle eruzioni I vulcani si sviluppano per la fuoriuscita e Paccumulazione sulla superficie terrestre del magma proveniente dal mantello L edificio vulcanico formato da strati successivi di lava e di cenere depositati durante le eruzioni precedenti Il magma si accumula in una camera o serbatoio magmatico situato in profondit collegato con la superficie da un condotto attraverso il quale il magma risale verso il cratere 15 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Tabella 1 3 Catalogo dei maremoti italiani VEI prof focale 5 Sh 3 de sec regione sottoregione escrizione att evento causa coord_n coord_e int macr runup tsu int rev Ritiro di 200 1112 M2 Campania piedi Inondazione e Stretto di distruzioni a HH 1169 M2 Messina Messina ZIER 3724 1506 11 00 6 08 SI Barche Sicilia trascinate in 7 1329 M2 Orientale mare a Mascali VA 37 44 15 00 1 SI Forte innalzamento del livello Nord marino a 12 1511 26 14 30 M2 Adriatico Trieste 3JEA 4616 1309 10 00 6 01 2 SI Liguria Costa Inondazione ad 14 1564 20 18 30 M2 Azzurra Antibes EA 4400 720 10 00 6 02 3 SI Stretto di Inondazione a 15 1613 25 30 M2 Messina Naso 2JE
298. rizione Pietra srezza ciottoli pietrame mista Case in terra o con mattoni crudi Pietre sbozzate 0 a spacco Pietre squadrate Mattom Muratura non armata pietra lavorata laterizi o blocchi di cemento con solai in c a Muratura armata o confinata Costruzioni antiche sottoposte ad interventi di rinforzo complessivo Teluio in c a in assenza di progetto antisismico Telaio in ca con progetto antisismico a bassa duttilit Telaio in c a i irocetto antisismico elevato Pareti di taelio in assenza di protetto antisismico Pareti di taglio con progetto antisismico a bassa duttilit Pareti di tacho con provetto antisismico elevato Telaio in cemento armato con pilotis PRE Edificio prefabbricato a setti portanti in c a FABBR Telaio in cemento armato prefabbricato con pareti di taglio in c a Edificio in acciaio con telaio a nodi rigidi Edificio in acciaio con telaio rinforzato da controventi Edificio con telaio in acciaio e tamponature in muratura non rinforzata Telaio in acciaio con pareti di taglio in cemento armato gettate in opera LEGNO Strutture in lerno MURATURA aa er qu ai ml T Il metodo macrosismico qui analizzato fa riferimento alla scala EMS 98 perch come detto precedentemente questa contiene una chiara definizione delle tipologie del costruito europeo Questa scala fa riferimento a sei classi di vulnerabilit decrescente da A ad F In Tabella 3 3 sono riportate le matrici di probabilit
299. rto raggiunge valori abbastanza significativi di 0 17 I ciclo e 0 27 III ciclo per il primo piano e di 0 59 I ciclo e 0 42 III ciclo per il secondo piano Il comportamento del secondo impalcato pu assimilarsi a quello di un diagramma rigido nel proprio piano Infatti gli spostamenti dei punti 4 3 2 1 se si esclude il caso del I ciclo quando il carico vale 1583 KN Fig 6 26b presentano in pianta un andamento abbastanza lineare Figg 6 26 b d f Per il primo impalcato Figg 6 26 169 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura a C evidente come i gli spostamenti dei punti 5 6 7 8 si discostano maggiormente dalla linearit sia durante il I ciclo sia nella fase pre picco del III ciclo Figg 6 26 a c Ci dovuto in parte alla sua minore regolarit planimetrica presenza della scale differente orditura dei solai presenza di un telaio trasversale posto eccentricamente rispetto al baricentro geometrico ed in parte al maggiore livello di sollecitazioni che agiscono nel suo piano Fig 6 18a III ciclo di carico punto A Vista del prospetto ovest Fig 6 18c II ciclo di carico punto A Propagazione lesioni sulla parete lato Ovest 170 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura dla te 19 m A mea de dae A e Fig 6 19a II ciclo di carico punto B Danneggiamento pareti lato Ovest 171 Capitolo 6 Prova
300. ruibili ad esempio una navata Sezione 5 AGIBILIT AGIBILE INAGIBILE Parzialmente agibile Agibile con provvedimenti Fig 4 1f Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione 5 GNDT 1994 6 Annotazioni Fig 4 19 uno spazio libero che pu essere utilizzato pet evidenziare tipologie particolari non previste nella sezione 1 dissesti di natura non sismica cedimenti di fondazione e recenti interventi di consolidamento Sezione 6 ANNOTAZIONI opere urgenti danni particolari recenti interventi di consolidamento beni da salvaguardare Fig 4 1g Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione 6 GNDT 1994 7 Elaborati grafici Fig 4 1h pianta prospetti sezioni e schizzi per meglio chiarire le forme strutturali 101 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilita degli edifici storici e monumental Sezione 7 ELABORATI GRAFICI piante sezioni prospetti illustrazione di dissesti particolari Fig 4 1h Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese sezione 7 GNDT 1994 4 3 1 2 Considerazioni sulla compilazione della scheda La scheda stata concepita per guidare il rilevatore attraverso un percorso di conoscenza della fabbrica del suo funzionamento strutturale e dei danni subiti a seguito del terremoto Dopo aver compilato la sezione introduttiva Fig 4 1a si passa alla sezione 1 Fig 4 1b
301. rutturali In particolare essi possono assumere i seguenti sei valori 0 nessun danno 1 trascurabile o lieve 2 lieve 3 medio danno 4 grave danno 5 collasso Attraverso la derivazione del metodo macrosismico descritto nel capitolo 3 per gli edifici ordinari sono stati determinati in maniera analoga anche per gli edifici monumentali degli indici di vulnerabilit tipologici Alle diverse tipologie stato cos attribuito un indice di vulnerabilit intrinseca ed un intervallo entro cui questo valore pu variare In Tabella 4 4 per le diverse tipologie costruttive elencate nella prima colonna stato riportato il valore dell indice di an ee i e vulnerabilit attribuito V insieme agli estremi inferiore V superiore V dell intervallo in cui tale indice pu variare 115 Capitolo 4 Valutazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali Tab 4 4 Valori dell indice di vulnerabilit su base tipologica TIPOLOGIA Vi Palazzi edifici Monasteri Castelli Chiese Cappelle oratori Moschee Teatri Torri Ponti Mura Archi trionfali Obelischi Statue fontane Come gi accennato in precedenza tale approccio completa la definizione dell indice di vulnerabilit assegnato in base alla tipologia della costruzione indice di vulnerabilit su base tipologica V prendendo in considerazioni alcuni aspetti specifici della costruzione esaminata modificatori di comportamento quali le cara
302. rva relativa allo stato di danno moderate risulta praticamente coincidente con quella relativa allo stato di danno estensive La dispersione risulta maggiore nel modello RC3 1L 204 Capitolo 7 Un applicazione agli edifici in c a con tamponatura Considerando le curve di figura 7 10 si nota che quelle relative alla tipologia RC1L prevedono un danneggiamento maggiore anche qui le differenze aumentano per piccoli valori di Sq 545 La dispersione risulta maggiore nel modello II Modello Il RCIL low code P D gt ds slight moderate 0 30 extensive 0 20 complete 0 10 0 00 i 0 5 10 15 20 25 Sd cm 30 0 5 10 15 20 05 Sd cm 30 slight moderate extensive complete Fig 7 10 Curve di fragilit relative al modello II ed alla tipologia RC1L Infine dall osservazione dei modelli I relativi alle due curve di capacit considerate per le precedenti elaborazioni elasto incrudente ed elasto plastica si nota come considerando le curve di fragilit che fanno riferimento alla capacit elasto incrudente siano pi simili a quelle definite attraverso la RC3 1L 7 7 EFFETTI DELLA TAMPONATURA La risposta sismica degli edifici pu essere fortemente condizionata dalla tamponatura il ruolo delle tamponature pu rivelarsi fondamentale in alcune costruzioni non progettate per dover re
303. s 102 0007 0402 0 76 RO32 irregular frames 006 0 127 0522 11 8 i 1 02 RO Dual svstems RO frame and wall 002 Mad Precast Concrete Tiit Up Walls j 384 j RICK Precast C Frames C shear walls 33 0367 1 544 0 07 si Weel Moment Frames 5 Weel braced Frames M027 0467 RI Nice frame umreinf mas infili walls Mee frame cast in ploce shear walls 02 0047 0224 035 Mee and RU composite system 02 0257 0402 Wood structures 0 143 0207 Il metodo di I livello definisce le funzioni di vulnerabilit semi empiriche che correlano il grado di danno medio 4 con l intensit macrosismica J e l indice di vulnerabilit 1 1 6 25V 13 1 Up 2 5 1 tanh A 3 12 2 3 di qui nota l intensit macrosismica 1 e valutato l indice di vulnerabilit 1 7 si calcola immediatamente il danno medio Ulp Le funzioni di vulnerabilit semi empirica per le tipologie di edifici della BTM sono presentate in Fig 3 12 3 2 34 Fattori modificatori di comportamento E importante sottolineare che il comportamento sismico di una costruzione per non dipende solo dal sistema strutturale ma coinvolge altri fattori Per ottenere una valutazione che tenga conto non solo della tipologia ma anche di altre caratteristiche influenti sulla risposta sismica dell edificio possibile variare l indice di vulnerabilit attribuito su base tipologica v considerando degli scostamenti in 91 Capitolo 3 Vulnerabilit sismic
304. scala territoriale c livello 3 basato su analisi numeriche pi dettagliate di tutta la costruzione o del singolo macroelemento In questo capitolo dopo aver definito quali sono le costruzioni che si possono considerare storiche o monumentali si analizzano le metodologia speditiva del GNDT e la proposta di Lagomarsino et al basate sull utilizzo di schede di rilievo e sull interpretazione dei meccanismi di collasso dei macroelementi costituenti la chiesa Pultima metodologia analizzata sviluppata nell ambito del progetto Risk Ue si articola su tre livelli di cui il primo di tipo osservazionale di rapida applicazione gli altri due livelli prevedono un approccio meccanico 4 2 DEFINIZIONE DEGLI EDIFICI STORICI E MONUMENTALI E CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA Nel passato solo le costruzioni realizzate da famosi architetti o costruzioni di particolare rilevanza venivano chiamati monumenti E difficile determinare quando un edificio si pu definire un monumento e per questo preservarlo In Italia la legge stabilisce che tutte le chiese e gli elementi architettonici il cui valore riconoscibile devono essere protetti Per la determinazione della vulnerabilit degli edifici storici e monumentali e quindi del rischio sismico anche se non esistono delle regole specifiche l Istituto Centrale del Restauro ICR ha introdotto una definizione basata sul Valore del monumento Per definire il Valore Va dell edificio
305. sismico resistente e della durata del sisma Nel ATC 40 vengono proposti per semplicit tre categorie di comportamenti strutturali e Tipo A rappresenta strutture con cicli d isteresi ampi e stabili e Tipo B rappresenta strutture che mostrano una moderata riduzione dell area dei cicli d isteresi e Tipo C rappresenta un comportamento isteretico assai limitato con una notevole riduzione dell area dei cicli Nella Tabella 5 7 possibile individuare il tipo di comportamento in funzione della durata del sisma e della qualit del sistema sismico resistente L intervallo ed i limiti di k espressi in funzione del comportamento strutturale e della percentuale di smorzamento equivalente J sono riportati in Tabella 5 8 Questi valori derivano dai valori dei fattori di riduzione spettrale riportati nei codici normativi 142 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Uniform Building Code 1994 e da elaborazioni eseguite con il programma NEHRP 1995 Tab 5 7 Tipi di edifici Edifici essenzialmente nuovi 1 Edifici esistenti comuni 2 Edifici esistenti poveri 3 1 Edifici in cui elementi primari costituiscono un sistema resistente alle azioni orizzontali essenzialmente nuovo 2 Edifici 1 cui elementi primari resistenti sono combinazione di elementi esistenti e di elementi nuovi 3 Edifici 1 cui elementi primari hanno uno scarso com
306. sistere al sisma Nel caso di studio qui trattato la tamponatura offre un importante contributo ai fini della resistenza al sisma e ci porterebbe a tener conto anche degli elementi non strutturali in fase di progettazione di edifici per motivi ECONOMICI In realt a causa della notevole rigidezza le tamponature possono originare configurazioni irregolari innescando dei fenomeni che possono comprometterne il comportamento In funzione dell interazione delle strutture portanti con gli elementi di tamponatura sia i pannelli prefabbricati sia quelli murari ed anche in relazione alla severit dell azione sismica si sono verificate le situazioni pi disparate nel senso della sopravvivenza inaspettata della costruzione all evento oppure viceversa nel senso del danno subito in maniera maggiore del previsto fino al crollo A titolo di esempio tra gli eventi negativi si cita e il distacco del telaio e la caduta delle tamponature e la crisi delle strutture con distribuzione planimetrica regolare degli elementi portanti ma con irregolarit nella posizione delle tamponature e la formazione di meccanismi di piano soffice a causa della distribuzione irregolare in altezza delle tamponature e la plasticizzazione dei pilastri per la presenza di un notevole sforzo di trazione dovuto alle tamponature e la rottura localizzata e fragile di elementi portanti a causa della presenza di aperture irregolari nelle tamponature 205 Capit
307. sit pu essere condotta in termini probabilistici o deterministici a patto che si scelga di rappresentare l input sismico in modo coerente rispetto all input scelto nel metodo adottato per la valutazione della vulnerabilit degli edifici In questo caso l input sismico rappresentato in termini di intensit macrosismica lo stesso adottato nel metodo macrosismico per la valutazione della vulnerabilit Per quanto riguarda l approccio probabilistico l analisi della pericolosit sismica stata effettuata utilizzando una procedura standard Cornell 1968 Kramer 1995 che cumulando gli effetti di tutte le potenziali sorgenti sismiche dell area produce mappe rappresentative del livello di input sismico in questo caso espresso in intensit macrosismica atteso in ciascun punto del territorio per prefissati periodi di ritorno nel presente studio la pericolosit sismica stata stimata in termini di intensit macrosismica per periodi di ritorno di 475 e 100 anni Per quanto riguarda l approccio deterministico stata realizzata una procedura automatica implementata su supporto GIS che una volta definito un epicentro in termini di posizione e magnitudo consente di simulare lo scenario di scuotimento sulla base della legge di attenuazione stabilita per l area in esame A corredo di questo preliminare scenario sismico verranno fornite le indicazioni sia in termini di posizione che di intensit epicentrale di potenziali sorgen
308. sposto di notevole rilevanza E possibile classificare i disastri naturali e o antropici secondo lo schema riportato nella Figura 1 1 DISASTRINATURALI E O ANTROPICI Incidenti nei trasporti acident tecnologici Atti terroristici conflitti amati Figura 1 1 Schema di classificazione dei disastri naturali e o antropici Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici Alcuni di questi non avendo alcun impatto sulle strutture come ad esempio gli incendi boschivi la desertificazione la formazione di steppe le siccit non saranno trattati in questo lavoro 1 2 EVENTI GEOFISICI ESTREMI 1 2 1 Terremoti 1 2 1 1 Definizione Si definisce terremoto una scossa del terreno causata naturalmente a seguito della frattura e dello slittamento di strati rocciosi all interno della crosta terrestre Questo fenomeno naturale determinato dall improvvisa rottura d equilibrio delle tensioni agenti nelle stratificazioni terrestri in zone caratterizzate da instabilit Quando le tensioni accumulate nelle zone instabili per una ragione qualsiasi orogenesi dislocazione degli strati fenomeni chimico fisici con brusco cambiamento di stato ecc prevalgono bruscamente sulla resistenza del mezzo generano fratture e scorrimenti Contemporaneamente nel luogo di rottura si originano onde elastiche longitudinali e trasversali che si propagano in ogni direzione Oltre che dall intensit delle forze a cu
309. stiche dei dati il risultato consiste in un punteggio convenzionale indice di vulnerabilit attribuito ad una costruzione o ad una categoria L applicazione di queste tecniche richiede una catalogazione delle costruzioni con le loro caratteristiche qualitative o la tipologia strutturale di appartenenza Le tecniche indirette fanno uso sia di esperimenti reali di terremoti che di esperimenti virtuali di esperti Partendo dai risultati delle tecniche convenzionali arrivano alla 54 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario previsione del danno attraverso elaborazioni statistiche di dati di esperimenti di terremoti Un altra classificazione proposta da Dolce 1997 piuttosto che riferirsi a percorsi metodologici predefiniti considera separatamente i tre seguenti fattori fondamentali in cui si pu pensare di suddividere una metodologia 21044 metodo output Si individuano tra le metodologie in uso 5 categorie di 21947 3 categorie di metod e 2 categorie di output e specificate in seguito Input 1 Dati di danno raccolti dopo i terremoti o attraverso prove sperimentali di laboratorio 2 Caratteristiche geometriche e qualitative altezza configurazioni in pianta e in elevazione et tipo di strutture verticali e orizzontali di fondazione di tetto stato di conservazione etc queste informazioni sono ottenute da rilievi sul campo e o disegni di progetto e o analisi storiche e o interviste e o mappe aggiornat
310. storico L unit di analisi alla quale fare riferimento quindi l aggregato all interno del quale gli edifici sono organizzati Indice di vulnerabilit a scala locale 56 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario secondo schemi altimetrici e planimetrici spesso complessi Si determina cos l indice di vulnerabilit attraverso la seguente relazione V V AV AV AVy AV 3 19 dove V Pindice di vulnerabilit tipologico AR il fattore di vulnerabilit regionale che computa l influenza delle tecniche appartenenti alla tradizione locale AV il fattore modificatore di comportamento che computa tutte le caratteristiche della costruzione altezza irregolarit planimetrica e altimetrica stato di manutenzione e qualit costruttiva mentre AVe un fattore di vulnerabilit del centro storico strettamente connesso con la tradizione costruttiva locale e tiene conto della presenza di tecniche di prevenzione sismica ma anche di interventi di trasformazione edilizia ed infine A Vi che considera l interazione nell aggregato Questo esempio potrebbe sembrare una applicazione ad un caso particolare ma in realt l equazione 3 19 rappresenta la forma pi generale per la definizione di 1 poich nel caso di edifici considerati isolati e ordinari sono nulli i termini 4174 e AE Nella valutazione dei modificatori di comportamento del contesto aggregato AV y vengono considerati
311. t di avere un danno di livello P d 1 dY amp 0 12 3 4 5 4 3 Nel caso di costruzioni religiose si evince come il modello proposto non risenta in maniera sostanziale dell area geografica dove viene applicato permettendo un utilizzo affidabile in occasione di valutazioni del rischio sismico per zone diverse da quelle considerate ai fini della sua calibrazione Una rappresentazione grafica della vulnerabilit si pu ottenere mediante le curve di capacit e di fragilit Il modello di vulnerabilit definisce la curva di capacit che rappresenta il livello di danneggiamento della struttura al variare dell intensit macrosismica e pet una prefissata vulnerabilit Un altra strada per rappresentare la vulnerabilit di un edificio attraverso le curve di fragilit nelle quali per un prefissato valore dell indice di vulnerabilit il danno medio viene riportato in funzione dell intensit macrosismica Tali curve esprimono la probabilit che il danno atteso dalla struttura superi un fissato livello di danno durante un terremoto Tale probabilit associata ad un livello di danno 0 1 2 3 4 5 4 3 2 Un metodo integrato La metodologia di seguito riportata Lagomarsino et al 2001 una proposta di integrazione della scheda chiese elaborate dal GNDT In particolare in essa si introducono nelle schede alcuni nuovi meccanismi di danno allo scopo di fornire informazioni pi dettagliate e scongiurare situazioni
312. tastrofi del traffico terrestre e incidenti in miniere e pozzi e crolli di edifici e ponti eo vari Nell ultima categoria sono compresi gli atti terroristici i conflitti armati le sommosse e tutte le altre catastrofi non riconducibili alle categorie prima menzionate In Fig 1 13 si riporta un confronto tra il numero di catastrofi causato da incidenti naturali e quelli man made Tra le categorie di catastrofi antropiche appare evidente il maggiore peso delle catastrofi riconducibili al traffico terrestre non solo in termini di frequenza ma anche in termini di numero di vittime in Fig 1 14 infatti dove sono rappresentate le percentuali del numero di vittime da imputare ai disastri causati dall uomo il 27 dei morti provocato proprio da questi incidenti I maggiori danni sono causati invece da tutte quelle catastrofi menzionate nella categoria vari questo accade perch qui sono compresi gli atti terroristici che prendono di mira solitamente grandi edifici strutture notevoli sia per ci che esse rappresentano sia per le loro dimensioni A queste seguono i danni provocati da incendi ed esplosioni incendi esplosioni 11 catastrofi dell aviazione an catastrofi naturali ATM catastrofi della navigazione IX ari TH catastrofi del traffico terrestre 2 crollo di edifici e ponti ncidenti in pozzi e miniere Sa 45 Fig 1 13 Numero di catastrofi antropiche dal 1995 al 2003 39 Capitolo
313. te contenute nei cosiddetti limiti di infiammabilit facilmente raggiungibili in caso di fuga di gas specialmente se in ambiente non adeguatamente ventilato La fuga di gas pu essere provocata dalla rottura o usura di una tubazione dalla dimenticanza della manopola di un fornello in posizione di apertura totale o parziale dal cattivo funzionamento delle valvole o dei dispositivi di tenuta dei rubinetti dei gas o del regolatore di una bombola etc Le combustioni esplosive determinano la formazione quasi istantanea di ingenti volumi di prodotti gassosi enormemente superiori ai volumi degli ambienti con conseguente innalzamento della pressione negli ambienti stessi non sopportabile dalle ordinarie strutture degli edifici che pertanto subiscono danni con cedimento degli elementi costruttivi pi deboli finestre porte tramezzature interne muri perimetrali tetti di copertura etc fino al crollo completo degli edifici nei casi pi gravi A tali effetti si accompagna lo spostamento ed il ribaltamento di mobili ed arredi con proiezione violenta di elementi anche a distanze notevoli I danni subiti dalle persone possono essere gravissimi 1 4 2 Incidenti tecnologici 1 4 2 1 Definizione e cause Per incidenti tecnologici si intendono il rilascio di sostanze inquinanti incidenti nucleari black out incidenti che si verificano durante il trasporto marittimo e negli impianti offshore e tutti quegli incidenti legati alla produzione e consu
314. te di determinare gli scenari di danno connessi a ciascuna tipologia di monumento Il problema della vulnerabilit sismica delle chiese presenta problematiche differenti rispetto all edilizia ordinaria infatti in questo caso per definire Pindice di vulnerabilit si considera la fabbrica costituita da macroelementi parti della costruzione caratterizzati da un comportamento sismico indipendente e semplicemente associabili ad un elemento architettonico Infatti dall osservazione diretta dei danni prodotti dagli eventi sismici sulle costruzioni storiche e monumentali emerge chiaramente che il danno ed il collasso spesso avvengono localmente in accordo alla complessit architettonica alle caratteristiche costruttive fasi costruttive trasformazioni e alla scarsa resistenza a trazione della muratura La caratterizzazione del comportamento delle diverse tipologie stata definita parzialmente su base statistica per gli edifici e le chiese in particolare per questi si hanno a disposizione numerose statistiche di danni per sottotipi omogenei con i quali stata definita una Matrice di Probabilit di Danno DPM La matrice per un assegnata tipologia di edifici classe di vulnerabilit al variare dell intensit sismica fornisce la distribuzione del livello di danno In tali matrici i livelli di danno rappresentano una interpretazione quantitativa delle conseguenze causate dal terremoto sugli elementi strutturali e non st
315. territorio nazionale Meroni et al 2000 che con il peso attribuito ai diversi parametri considerati nei metodi di vulnerabilit del GNDT 1994 e della ATC 21 l dove non stato possibile operare un confronto i punteggi sono stati attribuiti su base esperta come sottomultipli di 0 16 scostamento di r corrispondente a un salto di classe di vulnerabilit In sostanza possibile applicare il modello disponendo anche solo dei dati sufficienti a operare una classificazione tipologica del costruito ogni altra informazione disponibile pu essere comunque considerata nella valutazione contribuendo a rifinirla Quindi il metodo molto flessibile non risulta vincolato alla disponibilit di dati rilevati ad hoc per valutazioni di vulnerabilit sismica e consente di 52 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario integrare in un unica valutazione dati provenienti da diverse fonti e caratterizzati da una diversa qualit Tab 3 7 Punteggi dei fattori modificatori di comportamento per gli edifici in muratura e cemento armato Giovinazzi Lagomarsino 2004 Masonry Reinforced Concrete Behaviour modifier ERD Level Pre Low Medium Hight Good 0 04 Good State of preservation Bad 0 04 Bad 0 04 0 02 Low lor 2 Low 1 3 0 02 0 02 Number of floors Medium 3 4 or 5 Medium 4 7 0 0 High 6 or more High 8 or more 0 04 0 04 Wall thickness Structural system Wall distance 0 04 0 04 Wall connections Geom
316. ti 4 delle singole categorie all interno dell unit di analisi considerata evi l indice di vulnerabilit delle stesse categorie Volendo infine stimare la vulnerabilit della sezione censuaria il procedimento stato del tutto analogo Pindice di ROME U usi Kata i VE st vulnerabilit V delle unit di analisi facenti parti della sezione censuaria originaria stato riaggregato in ragione della percentuale di area pi delle stesse unit Ss S U D V 2 6 Tale metodologia per la valutazione della vulnerabilit sara ampiamente discussa nel Capitolo 3 2 3 24 Analisi del rischio sismico La valutazione del rischio dopo aver definito la pericolosit esposizione e la vulnerabilit si concretizza generalmente nella stima delle perdite attese in termini di vite umane di beni in particolare edifici e perdite economiche e quindi nella definizione di scenari di danno In funzione del tipo di hazard considerato gli scenari sono connotati da un punto di vista deterministico o probabilistico Gli scenari deterministici si prestano ad essere utilizzati nella fase di gestione dell emergenza cio quando Pevento sismico un dato oggettivo viceversa la descrizione probabilistica si inserisce nell ambito della prevenzione e della pianificazione Indipendentemente dalla caratterizzazione scelta uno scenario di danno deve poter rappresentare in maniera efficace l impatto di un evento sismico sul terr
317. ti sismiche tali informazioni consentiranno alla Protezione Civile di realizzare scenari deterministici rispetto ai quali sviluppare e tarare i piani di protezione civile in diverse aree del territorio regionale Al fine di ottenere scenari di danno fisico e scenari di perdite economiche si posto il problema di come avrebbero dovuto interfacciarsi le valutazioni di pericolosit con quelle di vulnerabilit il problema stato risolto scegliendo un unit di analisi comune ad entrambe L unit geografica da utilizzare stata identificata in modo da ottenere un riferimento comune tra la minima area di rappresentazione dei dati di vulnerabilit sezione censuaria e quella scelta per la valutazione della pericolosit zona caratterizzata dalla stessa litologia semplificata a tal fine ciascuna sezione censuaria stata spezzata rispetto alle diverse categorie di suolo che la caratterizzano Questa operazione stata realizzata attraverso un interrogazione geografica cio una procedura facilmente implementabile in ambiente GIS La pericolosit stata quindi valutata rispetto ad una griglia di punti corrispondenti all insieme dei baricentri di queste aree in modo che ciascuna di esse fosse caratterizzata da un valore di pericolosit La vulnerabilit invece stata determinata ripartendo i dati ISTAT di ciascuna sezione proporzionalmente alle aree delle porzioni in cui la stessa risultata suddivisa 47 Ca
318. to le azioni orizzontali sono fronteggiate mediante l inserimento di controventi S3 Telai in acciaio con pannelli murari di tamponatura non armata I pannelli murari di tamponatura quando sono completamente ancorati ai telai ad esempio sono posti sullo stesso piano possono fornire alla struttura una rigidezza ed una resistenza adeguata ai carichi laterali S4 Telai in acciaio con pareti di taglio in cls gettato in opera Le pareti di taglio di questi edifici sono di c a gettato in opera Il telaio in acciaio progettato per soli carichi verticali Il telaio in acciaio pu essere fornito di un sistema secondario resistente ai carichi orizzontali che dipende dalla rigidezza del telaio e dalla capacit resistente dei collegamenti trave colonna Nei moderni sistemi accoppiati i telai sono progettati per lavorare sempre con le pareti in c a T2 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario S5 Sistemi compositi Acciaio c a Questi edifici hanno telai costituiti da membrature pilastri e colonne realizzate mediante strutture composte cls acciaio Generalmente la struttura nascosta da pareti non strutturali che possono essere di diversi materiali pareti cortina muratura in mattoni o pannelli in calcestruzzo prefabbricato Le azioni orizzontali sono trasferite ai telai da diaframmi I telai sviluppano una certa rigidezza laterale a causa della capacit dei collegamenti trave colonna di trasferire
319. to nell immediato 31 vittime e 140 persone hanno riportato disturbi di vario grado a seguito dell esposizione alle radiazioni In termini di sconvolgimenti socioeconomici le conseguenze sono state molto gravi compresa l evacuazione di 120 000 persone ed un notevole aumento di casi di carcinoma alla tiroide nei bambini che vivevano nelle regioni contaminate Gli incidenti marittimi rilevanti ossia quelli in cui sono coinvolte petroliere piattaforme petrolifere o condotte possono causare molte vittime ed avere gravi ripercussioni sulla salute umana e sul ambiente Gli effetti di questi incidenti possono 35 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici variare considerevolmente a seconda delle condizioni atmosferiche della sensibilit dell ecosistema nel quale esso si verifica e del tipo di inquinante sversato La complessit delle cause responsabili di questi episodi impediscono la formulazione di qualsiasi previsione 1 4 3 Crolli I crolli di interi fabbricati che si vanno ripetendo con maggiore frequenza nel pi recente periodo rendono pressante una rivisitazione dello stato di funzionalit strutturale del nostro patrimonio edilizio Al di l dei danni economici provocati dal crollo di un edificio certamente superiore la perdita di vite umane Considerando l abitazione quale luogo di rifugio dai pericoli esterni si rende necessario garantite condizioni di sicurezza e serenit per
320. tro si registrano anche onde che hanno percorso un lungo tragitto attraverso i vari livelli della crosta In seguito alla nascita o alla riattivazione di una faglia si generano anche un altro tipo di onde dovute alla interazione delle onde P ed S con la superficie Si tratta delle onde superficiali cio onde che si propagano dall epicentro lungo la superficie terrestre Sono riconoscibili sotto due distinti tipi che prendono il nome di onde di Love L e onde di Rayleigh R Le prime fanno muovere le particelle contenute all interno della roccia trasversalmente alla loro direzione di propagazione e le seconde producono un movimento prevalentemente ellittico I due tipo di onde si smorzano molto 10 Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici rapidamente all aumentare della profondit Per registrarle opportunamente comunque necessario che il sismografo si trovi ad una rilevante distanza dal punto di origine del terremoto 1 2 1 4 Rischio e Previsione I terremoti sono fra le pi mortali catastrofi naturali La maggior parte delle vittime causata dal crollo di case ponti o altre strutture architettoniche Sebbene gli edifici ubicati lungo una faglia possano essere distrutti la maggior parte dei danni causata dalle sole scosse che possono abbattere costruzioni anche a grande distanza dalla faglia in movimento E stato calcolato che la forza di queste scosse si avvicina molto alla forza di
321. troneo largh xlungh _ altezza max __ n colonne pilastri conci lapidei muratura dimensioni ___ gt altezza colleg con navata centrale arco architrave n catene archi long ___ volte a botte a crociera a padiglione cupole o vele strutturali s non so n catene trasversali __ Presbiterio Lo xp __x Coro Lo xp _ gt volte strutturali si non so n catene 1 2 quadrata rettang poligonale circolare a vela n celle camp catene cerchiatura posizione D S A P isolato inserito in pianta est muro comune esterno adiacente quota stacco pi navate 2 navata laterale cappelle contigue largh x lungh ____ altezza max __ n col pil setti trasv ___ conci lapidei muratura dimensioni ___ x altezza colleg con 1 nav laterale arco architrave n catene archi long ___ volte a botte a crociera a padiglione cupole o vele strutturali s non so n catene trasversali Transetto n navate ___ largh lungh _ altezza max __ volte strutturali si non so n catene ___ Cupola diametro forma circolare poligonale strutturale si non so lanterna tiburio tamburo n aperture _____ n cerchiature ____ Cripta lar ___xlun__xH n colonne _ volte botte crociera pianta centrale largh x lungh ____ altezza max __ forma circolare quadrata rettangolare ellittica poligonale croce greca n
322. trumentazione Gli spostamenti dell edificio sono stati monitorati attraverso una Stazione Totale Zeiss Trimble S10 teodolite laser con precisione di 0 1 mm mediante Papplicazione di target riflettenti In particolare sono stati monitorati 8 punti significativi 4 alla quota del secondo impalcato punti 1 2 3 4 e 4 alla quota del primo punti 5 6 7 8 Le misure sono state effettuate alla fine di ogni fase di carico In Figura 6 14 mostrato il posizionamento della stazione di misura e dei target riflettenti 161 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura La forza totale agente stata ricavata attraverso la misura della pressione agente la quale stata monitorata mediante un manometro digitale avente precisione di 1 bar corrispondente ad una forza totale di 4 3 kN in compressione e 2 3 kN in trazione Cordolo laterale 1820 0 El EDIFICIO DA PROVARE 1170 0 Struttura di ripartizione TA H Ma mer 364 0 364 0 364 0 364 0 364 0 Containers aA MR Struttura di contrasto E T Perimetro o scavo A Neg a Planimetria Struttura di ripa rtizione EDIFICIO DA PROVARE 886 1 x aL i
323. tteristiche del sito posizione nel contesto lo stato di conservazione la qualit della muratura etc Per alcune tipologie ad esempio le chiese necessario avere anche altre specifiche informazioni la presenza di torri ad esempio Per questo studio stata redatta una scheda nella quale sono indicati tre tipi di dati Una prima parte riportata in Tabella 4 5 contiene informazioni generali dell edificio nome periodo dati relativi a problemi generali di emergenza sismica necessari ad identificare localizzare e descrivere l edificio Questa parte non contribuisce direttamente alla determinazione dell indice di vulnerabilit Nella seconda parte riportata in Tabella 4 6 sono definiti i parametri modificatori di vulnerabilit generali comuni a tutte le tipologie che si riferiscono essenzialmente allo stato di conservazione al livello di danno pregresso alle trasformazioni che l edificio ha subito alla qualit della muratura alla morfologia del sito alla regolarit della costruzione ed alla sua posizione Mediante la compilazione della seconda e terza parte della scheda si definiscono i valori modificatori di vulnerabilit che insieme al valore dell indice di vulnerabilit su base tipologica contribuiscono alla determinazione dell indice di vulnerabilit totale Tab 4 5 Informazioni generali sul monumento Nome dell edificio i Indirizzo ERA Periodo di costruzione A A Periodo prevalente Proprietario pu
324. tto di circa 50 cm Fig 6 23a Sempre sulle pareti esterne del lato Ovest in questa fase si verificato il crollo della porzione della fodera esterna posta al disopra della finestra centrale Fig 6 23b Lo stato dell edificio allo scarico completo punto F illustrata nelle Figure 6 24a 24b 24c e 24d per gli elementi costruttivi esterni e nelle Figure 6 25a e 6 25b per quelli interni Le deformazioni permanenti sono rilevanti e localizzate quasi esclusivamente al primo ordine come confermato dall entit degli spostamenti e degli spostamenti adimensionalizzati residui s 12 954 cm s 13 250 cm 4 5 0 0289 4 4 0 0007 Dall esame di queste Figure si pu notare come il livello di danneggiamento sia elevato e sia concentrato quasi esclusivamente al primo piano In particolare oltre ai danni precedentemente manifestatisi la fase di scarico ha prodotto nuovi crolli parziali soprattutto nella fodera interna delle tompagnature 168 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura e nelle tramezzature interne Le deformazioni permanenti indotte alla struttura sono state tali da produrre seri danni non solo negli elementi murari ma anche nella struttura in calcestruzzo armato tali danni sono maggiormente osservabili nelle zone alla testa ed al piede dei pilastri esterni sui lati Ovest ed Est In particolare ad eccezione dei pilastri d angolo posti dal lato della struttura di contrast
325. u essere tradotto letteralmente come onda del porto e la ragione di tale nome appare in modo lampante proprio se consideriamo i terribili effetti che questo evento provoca sulle regioni costiere sulle quali si abbatte Nel passato talvolta il termine stato tradotto con onde di marea ma tale traduzione fuorviante E certamente vero che la situazione di alta o bassa marea presente nel momento in cui uno tsunami colpisce pu influenzare notevolmente la sua azione ma si tratta di due fenomeni fisici ben distinti e assolutamente non correlati Il verificarsi delle maree inoltre un evento completamente prevedibile in quanto dipende dall azione gravitazionale del nostro satellite mentre uno tsunami non ha tempi prefissati e scadenze ben precise A differenza di quanto si verifica per le maree lo sviluppo di uno tsunami caratterizzato da un tempo di preavviso molto limitato e questo non fa che aumentare notevolmente la pericolosit della sua azione Un altro termine impiegato soprattutto nella comunit scientifica con il quale ci si riferiva a questo fenomeno era quello di onda sismica marina ma anch esso non completamente corretto poich quella sismica solamente una delle possibili origini di uno tsunami Anche la traduzione con il termine italiano di maremoto per analogo motivo parzialmente fuorviante come suggerisce l etimologia stessa del termine che richiama espressamente ad un fenomeno di natura sismica L ori
326. uesto motivo viene valutata l irregolarit planimetrica dell aggregato tenendo conto della sua srellezza e dell imegolarit della sua forma La snellezza viene rappresentata dal parametro Q calcolato in funzione del rapporto tra il perimetro e l area del poligono che identifica in pianta l occupazione dell aggregato Definita la superficie equivalente attraverso l espressione p Sea TTT I6A dove P il perimetro ed A Parea del poligono possibile definire il parametro A attraverso le espressioni 3 20 e 3 21 d 25 1 2 S 8 seS gt 1 3 21 A Sa se Sl 3 22 3 20 La 3 22 stata ricavata calcolando la snellezza di un rettangolo equivalente con rapporto tra i lati pari ad A Fig 3 16 ed esplicitando tale parametro iL al Fig 3 16 Rettangolo equivalente con rapporto tra i lati uguale ad A L itregolarit della forma rappresentata attraverso il parametro f calcolato in funzione del parametro I che rappresenta il rapporto tra l area del poligono convesso 59 Capitolo 3 Vulnerabilit sismica del costruito ordinario circoscritto alla planimetria dell aggregato e l area dell aggregato stesso 3 24 automaticamente valutabili in ambiente GIS Il parametro I uguale ad 1 se l area convessa maggiore di 1 in presenza di angoli rientranti forme a C L Z I 1 B 3 23 eq l I Airos critto 3 2 4 A Al fine di ottenere un parametro indipendente dalla snellezza
327. ui esso ricade T lt T a i oppure T gt Si calcola il fattore di riduzione di resistenza R usando l espressione appropriata e con esso si determina l accelerazione spettrale anelastica attraverso la riduzione dell accelerazione spettrale elastica per un adeguato fattore di riduzione della resistenza R Sei VE i R 4i Si disegnano cos 1 valori di accelerazione e spostamento spettrale ridotti e si traccia una curva che interpola questi punti L intersezione di questa curva con lo spettro di capacit determina il punto di performance Fig 5 8 134 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit o Line connecting points plotted as F E specified in step 6 i a a CI Ci Performance point at intersection ol I I i Pai i l Capacity spectrum and line plotted as aga j specified in step 6 li l E I sE a So damped response dat spectrum a Spectral Acceleration g Sap FEET al __ Capacity Spectrum I l D i Sa Sp Sali spectral Displacement cm Fig 5 8 Procedura di determinazione del performance point per un modello di capacita ottenuto mediante rappresentazione bi lineare 5 5 5 3 Eastic perfectly plastic representation of capacity spectrum Questa procedura fornisce delle soluzioni matematiche chiuse si stima uno spostamento dovuto ad una certa richiesta sismica assumendo egual displaceme
328. ulla superficie del suolo distorsione delle linee di vista e catastrofe di livello oggetti lanciati in aria I terremoti sono eventi comuni e riflettono il lento ma continuo movimento del materiale nella crosta terrestre Quasi tutti avvengono vicino alla superficie terrestre in leggera Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici un guscio spesso 100 Km relativamente fragile chiamato litosfera La litosfera spezzettata in un numero di placche o zolle da 12 a 15 che si muovono indipendentemente in eterna collisione e sovrapposizione l una con l altra I terremoti avvengono con maggior frequenza ai bordi di queste placche Queste zone o fasce di intensa sismicit sono separate dalle porzioni centrali delle placche i bacini oceanici e gli scudi continentali relativamente inattive Uno tra i bordi delle zolle quello che delinea il margine della zolla del Pacifico include aree estremamente popolate come il Giappone e la costa occidentale dell America Settentrionale Mentre il calore e la grande pressione dell interno della Terra permettono al materiale presente di scorrere uniformemente e plasticamente il movimento delle zolle litosferiche ha luogo con sobbalzi sporadici Grandi tensioni accumulate all interno delle placche per molti anni vengono improvvisamente rilasciate quando queste superano la forza di rottura della roccia La forma del margine della zolla la velocit relativa delle
329. un elevato numero di manufatti mettendo in evidenza il danno subito le condizioni di agibilit la necessit di opere provvisionali a tutela dell incolumit pubblica ed a salvaguardia del bene Sotto Paspetto della previsione sismica al fine di una pi affidabile previsione del danno atteso oltre ad alcune indicazioni dimensionali la scheda mira ad individuare le carenze costruttive che favoriscono l attivazione di ciascun meccanismo di danno queste sono spesso legate a dettagli presenza di catene ammorsamenti ecc piuttosto che a considerazioni generali sulla fabbrica Inoltre il rilievo del danno pregresso rappresenta un ulteriore preziosa informazione in quanto i terremoti del passato lasciano segni che spesso non vengono cancellati e possono ancora oggi essere riconosciuti Il risultato di questa analisi ovviamente lo scenario di danno atteso a fronte del terremoto di riferimento per l area Questo pu indirizzare le strategie di prevenzione a livello territoriale 4 3 1 1 Scheda per il rilievo della vulnerabilit e del danno sismico alle chiese La metodologia utilizzata per il rilievo del danno sismico stata formulata cercando di sintetizzare 1 diversi possibili modi di danno sismico in diciotto meccanismi di collasso fondamentali le diverse modalit con le quali macroelementi differenti per proporzioni e materiali si lesionano vengono riconosciute cogliendone il cinematismo di collasso ovvero l essenza propr
330. uzione sono distinte sette classi di et antecedente al 1919 dal 1919 al 1945 dal 1946 al 1960 dal 1961 al 1971 dal 1971 al 1981 dopo il 1981 dopo la data di classificazione sismica Vengono inoltre fornite informazioni sulla percentuale degli edifici in buona manutenzione rispetto alla percentuale di edifici riconosciuta La struttura dei dati ISTAT consente una descrizione del costruito in termini di tre quantit collegate alla sezione censuaria la superficie costruita s il numero di edifici e e il numero di abitanti 4 residenti negli edifici 48 Capitolo 2 Rischio sismico e metodi di valutazione Tabella 2 2 Classi di et ISTAT Classe ISTAT 1 2 3 4 5 6 7 N di lt 1919 1919 1945 1946 1960 1961 1971 1972 1981 gt 1981 gt 1981 classif Tabella 2 3 Campi identificativi del costruito associati a una sezione censuaria ISTAT Campo Tipo Descrizione Tipologia a Codice tipologia costruttiva 1 pilotis 2 cemento armato 3 muratura 4 altro 5 ignoto Isolato Intero Codice edificio isolato 1 isolato 2 in aggregato Codice numero di piani 1 uno o due piani 2 da tre a cinque piani 3 oltre cinque rispetto alla superficie totale della superficie di edifici della classe di et considerata rispetto al numero totale di edifici del numero di edifici della classe di et considerata rispetto al numero totale di abitanti del numero di abitanti residenti in edifici della classe di et considerata della su
331. va In questo capitolo sono riportate in dettaglio le assunzioni fatte per l applicazione delle metodologie proposte Gli spettri di domanda utilizzati nelle elaborazioni eseguite sono gli spettri con probabilit di superamento lt 10 in 50 anni SLDS e quelli con probabilit di superamento lt 2 in 50 anni SLCO con il 2 di smorzamento viscoso Volendo eseguire una trattazione quanto pi generale possibile le elaborazioni sono state eseguite considerando tutti i tipi di suolo e tutte le zone sismiche definite dall OPCM 3274 Infine l edificio di Bagnoli si visto non pi come rappresentativo di una categoria di edifici e pertanto le elaborazioni sono state eseguite assumendo la struttura appartenente alla zona sismica 2 ed edificato su un tipo di suolo appartenente ad una delle categorie B C E definite dall ordinanza Le analisi hanno considerato tutti gli stati limite previsti dall ordinanza anche lo SLDL con probabilit di superamento del 20 in 50 anni Si cos riscontrato che l edificio in grado di resistere senza danni strutturali ad un evento sismico con periodo di ritorno di 225 anni SLDL di resistere con danni strutturali limitati ad un evento sismico con periodo di ritorno di 475 anni SLDS e di riuscire a sopportare seppure con gravi danni strutturali ad un evento sismico caratterizzato da un periodo di ritorno di 2475 anni SLCO Si infine determinata la massima accelerazione di picco al suolo a
332. vante sull edificio ai due impalcati ipotesi solitamente invocata nell ambito dell analisi sismica degli edifici nei quali gli impalcati vengono assimilati a diaframmi rigidi sono state ottenute le seguenti masse primo impalcato 20248 Kg secondo impalcato 14979 Kg 160 Capitolo 6 Prova sperimentale al vero su un edificio in c a con tamponatura 6 3 PROVA SPERIMENTALE 6 3 1 Apparato di prova L edificio stato sottoposto ad un carico orizzontale che simulando un azione di natura sismica stata applicata ad una quota tale da rappresentare la risultante di una distribuzione di carico triangolare crescente verso l alto Gli unici carichi verticali agenti sono stati quelli prodotti dal peso proprio dell edificio comprensivo di tutti i pesi derivanti dagli elementi di completamento tramezzature serramenti esterni ed interni nonch alcune suppellettili Il carico orizzontale stato applicato mediante 6 martinetti idraulici aventi ciascuno corsa massima pari a 60 cm e portata massima pari a 496 KN in compressione e 264 kN in trazione corrispondente ad una forza complessiva massima di 2976 kN in compressione e 1584 KN in trazione Essi sono stati collegati ad una pompa idraulica attraverso un circuito tale da garantite in ogni istante la stessa pressione tutti i martinetti in un certo istante applicano la stessa forza I martinetti sono stati posti ad una quota di 731 cm e sono stati distanziati planimet
333. vo la valutazione dell efficacia di diverse tecniche innovative di miglioramento adeguamento sismico Gli edifici oggetto di questa ricerca sono destinati ad essere demoliti nell ambito della dismissione dell ex area industriale di Bagnoli Il gruppo di ricerca coordinato dal prof F M Mazzolani ha quindi proposto di eseguire una demolizione intelligente da cui l acronimo del progetto di ricerca ILVA Intelligent DEMolition 1LVAIDEM attraverso prove sperimentali a collasso su tali edifici Mazzolani et al 2004a 2004b 2004c Della Corte et al 2004 La sperimentazione al collasso di costruzioni esistenti rappresenta senza dubbio una opportunit eccezionale perch la possibilit di effettuare una sperimentazione su un edificio esistente consente di superare tutte quelle limitazioni che una sperimentazione eseguita in laboratorio su modelli strutturali costruiti ad hoc non riesce a superare Questa sperimentazione in particolare ha portato l edificio al collasso sotto azioni orizzontali nella sua configurazione originaria in modo tale da tenere in conto della presenza della tamponatura e di tutti gli altri elementi costruttivi partizioni interne rivestimenti serramenti MOTIVAZIONI La necessit di una valutazione di intervento su fabbricati esistenti in zona sismica al fine di ridurne la vulnerabilit e quindi il rischio sismico ha indirizzato questo studio prima verso l analisi delle metodologie esistenti sulla v
334. vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit 5 3 2 Modello di domanda Gli spettri di capacita richiesta delle citt esaminate nel progetto Risk Ue sono stati calcolati usando la legge di attenuazione Ambraseys 1996 L area urbana stata discretizzata ed a ciascuna cella sono stati assegnati i valori 1 pet valori discreti del periodo T 0 0 0 3 0 6 1 0 e 2 0 s Nell ambito del progetto del Risk UE stato sviluppato uno spettro elastico di domanda al 5 di smorzamento che individua tre regioni la formulazione analitica la seguente Sas T _ BT AT 8 2 T lt T lt T T lt T 5 12 A T 1 log Pi Ra 5 s e Terei s1I lt ESsE Gb 2 a B 2 Ter 5 14 dove S T Pordinata dello spettro di risposta elastico T Il periodo di vibrazione del sistema lineare ad un grado di libert SDOF A il picco di accelerazione al suolo PGA T I sono il periodo iniziale e finale di ogni intervallo di periodo selezionato Te il periodo corrispondente all inizio del tratto a velocit costante Tp il periodo corrispondente all inizio del tratto a spostamento costante De il fattore definito come S T ikD A Il vantaggio di questa formulazione che il tratto 0 lt 7 lt T non deve avere necessariamente accelerazione costante Questa formulazione ha il vantaggio di descrivere bene spettri anche diversi da quelli generalmente usati nei codici normativi correnti
335. zione dello spettro elastico lineare 4 si determina il punto di intersezione dello spettro di domanda ridotto con la curva di capacit se esso caratterizzato da uno spostamento sufficientemente vicino a quello stimato in partenza la soluzione trovata se non cos si assume come nuova stima del performance point il punto trovato o una media fra quello trovato e quello iniziale e si itera fino a convergenza 137 Capitolo 5 Valutazione della vulnerabilit sismica attraverso i modelli di capacit domanda e fragilit Tab 5 5 Punti caratteristici dello spettro di capacit definiti mediante l approccio CBA IZIS UTCH mem pre p 100 om j os IC pee pos pe po RC 3H UTCEH DI Li CB some 0 063 Moderate Code WS 1539 07 33 019 I I y Col RCIH opa RT ET rem tt 7 TTCB 1 94 0077 atte 375 High Code HIE on ona os Y oe CIN EIN REI E AE E E O TA e e ca 0208 507 0234 1677 5 4 1 Conversione della curva di capacit Per la conversione occorre conoscere le caratteristiche dinamiche T periodo Pi forma modale 77 massa Per convertite quindi la curva di capacit rappresentata in termini di taglio e spostamento nello spettro di capacit ossia nel formato ADRS Acceleration Displacement Response Spectra ossia accelerazione spostamento spettrale necessario ricondurre il comportamento della struttura a quello di un sistema ad un grado di libert Allo scopo si uti
336. zioni monumentali palazzi castelli Guardando le tecniche costruttive questo tipo di muratura si sviluppata nel Medioevo le pietre sono preparate con grande accuratezza ed i materiali e la fattura sono pi che mai di grande qualit Conseguentemente questi edifici possiedono generalmente grande resistenza che contribuisce ad un buon comportamento sismico M2 Laterizi Questo tipo di costruzione si pu trovare l dove possibile reperire argilla adatta I metodi di costruzione con i laterizi sono molto vari e questo implica comportamenti molto diversi nei confronti del terremoto Le pareti sono costruite con strati di mattoni di laterizi che sono resistenti ma leggeri i laterizi possono avere un comportamento migliore in dipendenza della qualit della malta e dei mattoni La abitazioni in laterizio con telai o controventi in legno possono incrementare la resistenza laterale e fornire un miglior comportamento durante il terremoto Edifici del genere possono risentire dei danni relativamente piccoli alle pareti in laterizio mentre il telaio in legno rimane intatto Ci possono essere casi in cui sono usate travi e pilastri in legno in case di laterizio queste forniscono una maggiore resistenza orizzontale e quindi migliorano la prestazione ma non tanto quanto potrebbe fare un unico telaio M3 1 Muratura portante non armata con solai di legno Sono edifici con muratura portante non armata e solai in legno La maggior parte
337. zzati causati dal collasso di caverne sotterranee L entit di un terremoto determinata dalle dimensioni della frattura o faglia che si apre nel terreno e dal grado totale di scorrimento o slittamento che ne segue Tanto pi grandi sono la superficie della faglia e lo slittamento tanto maggiore l energia prodotta durante il terremoto Quest energia oltre a deformare la roccia nei pressi della faglia causa la scossa che ha luogo al momento del terremoto e una serie di onde sismiche che si trasmettono attraverso la Terra Mentre i terremoti pi lievi sono causati da slittamenti di pochi centimetri su faglie lunghe solo decine o centinaia di Capitolo 1 Classificazione e definizione dei disastri naturali e antropici metri un terremoto di notevoli dimensioni pu comportare uno slittamento di metri su una faglia lunga centinaia di chilometri Tabella 1 1 Perdite umane per i maggiori terremoti in aree abitate 1556 Cima Shens fs 1737 india Calcutta booo 1811 US Missouri New Madri umeros f 1819 india Kween aC 1970 Peru ewoo California Northridge 1995 Giappone Kobe 19118 Taiwan O 1999 1999 Atene La scossa nel sito del terremoto ha luogo nel momento in cui avviene lo slittamento della faglia e solamente per la durata di questo processo che va dai secondi a qualche minuto al massimo Le onde sismiche generate dalla rottura continuano a propagatsi dopo che il movimento della fa

tesi di laurea la valutazione della vulnerabilita` sismica degli edifici i

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