lezione N.4 : il sisma

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1 CONSOLIDAMENTO DEGLI EDIFICI STORICI prof PAOLO FACCIO (Università IUAV di Venezia ) A.A lezione N.4 : il sisma

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3 Il terremoto è un genere di male contro cui si è autorizzati a servirsi della precauzione E. Kant (riferendosi al catastrofico terremoto di Lisbona del 1755 che causò morti)

4 Onna (AQ) 2009, il ricordo dei morti L Aquila palazzo della Prefettura dopo il sisma del 2009 (edificio dichiarato strategico)

5 Messa in sicurezza della scuola De Amicis a L Aquila

6 L Aquila Messa in sicurezza di edifici (2013)

7 Finale Emilia, torre Civica, maggio Effetto delle due scosse

8 Carreggiata del ponte di Finale Emilia : spostamento per effetto del recente sisma del maggio 2012 Rocca di Finale Emilia : dislocazione della parte sommitale della copertura per effetto del sisma del maggio 2012

9 Cos è il SISMA La crosta terrestre è in costante movimento (teoria della tettonica); lo scorrimento di enormi masse rocciose (placche) determina la formazione di stati tensionali nelle zone di contatto (lungo le faglie). Un terremoto si verifica quando gli stati tensionali superano la resistenza degli strati rocciosi e si ha un improvviso scorrimento delle superfici a contatto con conseguente rilascio dell energia accumulata che si propaga nel suolo sotto forma di onde elastiche, causando movimenti di tipo ondulatorio e sussultorio del suolo stesso. Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Kettering University

10 Le onde sismiche possono essere classificate in: -1.Onde di volume, coinvolgono gli strati rocciosi in profondità, 1.a. Onde P (primarie) o longitudinali, viaggiano all interno della terra con velocità elevatissime (6 Km/sec ca.) e sono quelle che vengono rilevate prima; danno origine al caratteristico rombo che accompagna il terremoto; 1.b. Onde S (secondarie) o onde di taglio o trasversali, sono più lente e determinano un innalzamento e abbassamento del terreno Cos è il SISMA -2. Onde di superficie, si propagano sulla superficie della terra

11 Strumenti Sismografo Accellerografo Misura le traslazioni del terreno in tre direzioni (N-S, E-O, verticale) Sensibile anche a terremoti di modesta entità Misura l accelerazione del terreno Meno sensibile ai terremoti di modesta entità

12 Misura dell intensità dell azione sismica Scala Mercalli (1902) basata sulla percezione umana e sull intensità del danno prodotto su cose, persone, ambiente naturale

13 Misura dell intensità dell azione sismica Necessità di una valutazione obiettiva dell intensità di un terremoto Dall analisi di un elevato numero di sismogrammi si rilevò che la traslazione massima del terreno, registrata a una certa distanza dall epicentro, cresce proporzionalmente all energia rilasciata dal terremoto. Scala Richter (1934) basata sulla quantità di energia rilasciata (magnitudo) Sostanzialmente si rileva l ampiezza massima di certe onde sismiche ad una distanza di 100 Km dall epicentro, per distanze diverse si adotta un apposito diagramma

14 Valutazione di un terremoto Intensità: misura la grandezza di un terremoto attraverso l osservazione dei danni e degli effetti del terremoto sull uomo, sulle costruzioni, sull ambiente. Tradizionalmente l intensità è rappresentata da numeri romani, usando una scala in cui a ciascun grado corrisponde una descrizione. Magnitudo: misura la forza di un terremoto, in termini di energia rilasciata durante l evento, attraverso le registrazioni degli strumenti (sismogrammi).

15 Valutazione dell intensità la scala Mercalli, risalente al 1903 e contemplante la ripartizione in 10 gradi, secondo la quale a ciascun grado corrispondeva un determinato di danno, individuati in forma descrittiva e successiva all evento la scala Mercalli Cancani Sieberg (MCS), del 1932, modificativa della precedente scala Mercalli, ma fondata sugli stessi principi empirici. Il numero dei gradi indicativi dell intensità dei terremoti fu ampliato da 10 a 12, dove il XII grado corrisponde ai terremoti più distruttivi risultanti dalla storia sismica dell intero pianeta. La scala Mercalli e la scala MCS si basano quindi sulla percezione del danno da parte delle persone, e non su un rilevamento strumentale. La descrizione risulta quindi qualitativa e soggettiva

16 Descrizione delle scale di intensità sismica basate sulla valutazione del danno ( scala MCS) Grado MCS Descrizione Grado MCS Descrizione I impercettibile VII molto forte: lievi danni a costruzioni di buona qualità II molto leggero VIII distruttivo. Danni al 50% degli edifici III leggero IX fortemente distruttivo. Danni al 60% degli edifici IV moderato X Rovinoso. Danni al 75% degli edifici V mediamente forte XI Catastrofico. Distruzione generale VI forte XII totalmente catastrofico. Distruzione completa.

17 La magnitudo invece costituisce un parametro assoluto, scientificamente determinato, rappresentativo del grado di violenza di un terremoto. E la misura oggettiva della quantità di energia elastica emessa durante un terremoto ed è indipendente dalle distanze delle stazioni di misurazione rispetto al suo epicentro. Viene calcolata a partire dall ampiezza delle onde sismiche registrate dai sismografi, ed è espressa attraverso un numero puro. Il concetto di magnitudo così inteso fu introdotto da Richter che ne formulò nel 1935 la definizione rendendo oggettivo il metodo di misurazione della forza dirompente dei terremoti, e consentendo con la scala delle magnitudo, o più correttamente definita come magnitudo Richter MAGNITUDO CARATTERISTICHE 0 Sisma molto lieve. 2,5 3 Scossa avvertita solo nelle immediate vicinanze. Caratteristiche di un terremoto in funzione della magnitudo. 4-5 Può causare danni localmente. 5 L'energia sprigionata è pari a quella della bomba atomica lanciata su Hiroshima nel Sisma distruttivo in un'area ristretta 10 Km 2 di raggio. 7 Sisma distruttivo in un'area di oltre 30 Km 2 di raggio 7-8 Grande terremoto distruttivo magnitudo del terremoto di S. Francisco del ,4 Vicino al massimo noto. Energia sprigionata dalle scosse 2 x 1025 ergs. 8,6 Massimo valore di magnitudo noto, osservato tra il 1900 e il 1950, l'energia prodotta dal sisma è tre milioni di volte superiore a quella della prima bomba atomica lanciata su Hiroshima nel 1945.

18 Parallelo tra scala Mercalli e scala Richter (Ministero dell'interno Ministero della Pubblica Istruzione).

19 E possibile elaborare delle carte macrosismiche o d intensità tracciando delle curve passanti per i siti che hanno subito un identica intensità sismica, dette isosisme Linee isosisme del terremoto de Friuli del 1976 (Osservatorio Geofisico Sperimentale Dipartimento Centro Ricerche Sismologiche).

20 Cos è il SISMA L accelerazione di picco al suolo prodotta dal terremoto è il principale indicatore per stimare il danno potenziale su un edificio ma non è sufficiente a caratterizzare il sisma. I parametri fondamentali che caratterizzano l azione sismica: accelerazione di picco al suolo (PGA) durata frequenza Le caratteristiche stratigrafiche e fisico-meccaniche del terreno possono amplificare o ridurre localmente gli effetti del sisma sull edificio.

21 Cos è il SISMA Modifica della risposta sismica per effetto del terreno: amplificazione locale Le onde sismiche, propagandosi nello strato più superficiale della crosta terrestre, subiscono riflessioni e rifrazioni causate dalle eterogeneità della crosta stessa Amplificazione sismica locale dell accelerazione orizzontale del terreno di un terremoto debole nei depositi argillosi superficiali a Città del Messico, ben documentata strumentalmente da sensori in pozzo a profondità diverse e in superficie

22 Azione sismica Lo scuotimento del terreno (traslazioni orizzontali e verticali) attraverso le fondazioni imprime agli edifici degli spostamenti con conseguenti deformazioni. Il sisma non è una forza, la sua entità sugli edifici varia in funzione di alcuni parametri da cui gli edifici sono caratterizzati.

23 Il rischio sismico * terremoti con intensità Mercalli maggiore del V grado hanno colpito il nostro territorio nell ultimo millennio 200 dei quali distruttivi, vittime nell ultimo secolo ( delle quali dovute al terremoto di Reggio Calabria e di Messina del 1908) 20 terremoti con intensità superiore od uguale al IX grado MCS dal 1900 ad oggi, un terremoto disastroso in media ogni 4 anni danno economico, valutato per gli ultimi venticinque anni in circa 75 miliardi di euro ( miliardi delle vecchie lire), impiegati per il ripristino e la ricostruzione post-evento beni storici proprietà dello stato fortemente esposto agli effetti del terremoto. * Fonte Protezione Civile Italiana

24 Dal 1706 terremoto devastante con 1000 morti e la distruzione della città de L Aquila- si succeduti altri 20 eventi tra i quali quello del 1915 VII grado scala Richter, e l ultimo nel 1958 VIII grado scala Mercalli Fonte : Relazione sull attività della struttura del vice commissario delegato per la tutela dei ben culturali a seguito del sisma del 6 aprile 2009 in Abruzzo

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26 Fonte : Relazione sull attività della struttura del vice commissario delegato per la tutela dei ben culturali a seguito del sisma del 6 aprile 2009 in Abruzzo

27 La dichiarazione dello stato di emergenza del 22 maggio Il 22 maggio il Consiglio dei ministri ha dichiarato lo stato di emergenza per i territori delle province di Bologna, Modena, Ferrara e Mantova colpiti dal sisma del 20 maggio 2012, fissandone la durata a 60 giorni. Il fabbisogno finanziario viene coperto utilizzando le risorse del Fondo Nazionale per la Protezione Civile, rifinanziato con 50 milioni di euro. Patrimonio culturale Emilia Edifici non colpiti dal sisma Edifici colpiti dal sisma

28 P = pericolosità La pericolosità sismica di un area è la probabilità che, in un certo intervallo di tempo, essa sia interessata da forti terremoti che possono produrre danni. V= Vulnerabilità La vulnerabilità di una struttura è la sua tendenza a subire un danno in seguito a un terremoto. Il rischio sismico è funzione delle tre caratteristiche E = Esposizione Prima dell evento: quantità e qualità dei beni esposti. Dopo l evento: l esposizione esprime il valore delle perdite causate dal terremoto: economiche, artistiche, culturali, morti, feriti e senzatetto.

29 La pericolosità sismica di una zona, in senso lato, è determinata dalla frequenza con cui avvengono i terremoti e dall intensità che raggiungono. La pericolosità sismica, in senso probabilistico, è la probabilità che un valore prefissato di pericolosità, espresso da un parametro di moto del suolo (quale ad es. l accelerazione massima PGA o il grado di intensità macrosismica), venga superato in un dato sito entro un fissato periodo di tempo. Il risultato degli studi di pericolosità sismica si può esprimere per mezzo di una mappa come quella in figura in cui è rappresentato il valore di accelerazione (PGA) che mediamente (in senso statistico) si verifica ogni 475 anni per tutti i comuni italiani.

30 Un immagine dei danni del terremoto di Messina del 1908 e la classificazione sismica del 1909 (Fonte: Servizio Sismico Nazionale ) Mappa di pericolosità nel 1911

31 La classificazione sismica italiana del 1927 e la successiva del 1937 (Fonte: Servizio Sismico Nazionale).

32 Classificazione sismica del territorio italiano (1984). Decreto MLP del 14/07/1984 e decreti successivi Zone sismiche del territorio italiano (2003). Ordinanza PCM 3274 del 20/03/2003.

33 Testo dell'ordinanza PCM 3519 del 28 aprile 2006 dalla G.U. n.108 del 11/05/06 "Criteri generali per l'individuazione delle zone sismiche e per la formazione e l'aggiornamento degli elenchi delle medesime zone"

34 Scala di sensibilità all azione sismica in relazione alla tipologia costruttiva tre classi (A,B,C) a vulnerabilità sismica decrescente, Classe A costruzione in pietrame naturale, costruzioni rurali, case di adobe e case con argilla o limo. Classe B costruzioni in mattoni comuni, in grossi blocchi o in prefabbricati, muratura con telai di legname, costruzioni in pietra squadrata Classe C costruzioni armate, strutture in legno ben fatte

35 Sei (6) livelli di danno per ciascuna classe, compresi tra 0 e 5: 0 Nessun danno 1 Lievi danni: esili crepe negli intonaci, caduta di piccoli pezzi d intonaco 2 Moderati danni: piccole lesioni nei muri, caduta di grandi pezzi di intonaco, tegole, lesioni ai comignoli, caduta di parti di comignoli 3 Forti danni: lesioni ampie e profonde dei muri, caduta di comignoli 4 Distruzioni: aperture nei muri, possono crollare parti di edifici, crollano muri internidestruction: 5 Danni totali degli edifici

36 Tre quantificazioni del numero di edifici di ciascuna classe con certo livello di danno pochi meno del 15% molti dal 15% al 50% la maggior parte più del 55%

37 Un metodo per valutare la vulnerabilità sismica proposto dal Servizio Sismico Nazionale si basa sull analisi delle tipologie costruttive degli edifici e sull epoca di costruzione (dati facili da reperire perché presenti nei Censimenti ISTAT). Si definiscono le seguenti tipologie : murature anteriori al 1919 murature realizzate tra il 1920 ed il 1945 murature realizzate tra il 1946 ed il 1961 murature realizzate tra il 1961 e 1976 murature realizzate tra il 1976 ed il 1981 murature in cemento armato Le classi di vulnerabilità definite sono tre (A, B, C). Distribuzione percentuale delle abitazioni appartenenti alla classe di vulnerabilità più elevata A (Fonte: SSN).

38 Confrontando la mappa di pericolosità sismica con quella della vulnerabilità delle costruzioni esistenti si ha una preoccupante coincidenza tra zone a più alto rischio ed edifici a più alta vulnerabilità In particolare beni storici proprietà dello stato fortemente esposto agli effetti del terremoto

39 Le cause del disastro E dovuto principalmente al fatto che il nostro patrimonio edilizio è caratterizzato da una notevole fragilità, a causa soprattutto della sua vetustà e cioè delle sue caratteristiche tipologiche e costruttive ed dello scadente stato di manutenzione

40 TERREMOTO E COSTRUZIONE

41 Azione sismica Caratterizzazione dell azione sismica: Il movimento del terreno può danneggiare un edificio a causa di forze d inerzia che nascono per effetto della vibrazione della massa dell edificio stesso. Forza d inerzia: F=m*a L entità delle forze a cui è sottoposto l oggetto sono funzione dell accelerazione impressa dal sisma e dalla massa dell oggetto stesso.

42 Azione sismica Caratterizzazione dell azione sismica: lo spostamento finale di un punto soggetto all azione del sisma è in generale limitato, si tratta di un moto oscillatorio. Il modello semplificato che rappresenta il comportamento di un edificio soggetto all azione sismica è l oscillatore semplice:

43 Oscillatore semplice Nel modello semplificato costituito dall oscillatore semplice è possibile identificare i fattori che caratterizzano un edificio e che determinano la sua risposta all azione sismica. 3.Smorzatore=capacità dissipativa dell edificio 1.Sfera=massa dell edificio concentrata 2.Asta(elastica)=rigidezza dell edificio 4.Fondazioni+Terreno=mezzo di trasmissione dell energia

44 L accelerazione totale a della massa m sarà data dalla somma algebrica dell accelerazione x (relativa) e dell accelerazione u (assoluta) a=x +u Oscillatore semplice 1.Sfera=massa dell edificio concentrata Quando questo sistema viene investito da un sisma, gli spostamenti orizzontali del terreno comportano spostamenti al piede dell oscillatore. La massa m non subirà gli stessi spostamenti e accelerazioni rilevate al piede per l inerzia del sistema e del vincolo viscoso. u(t) = spostamento in funzione del tempo del piede dell oscillatore u =accelerazione assoluta al piede dell oscillatore x(t)= spostamento relativo della massa m rispetto al piede dell oscillatore x = accelerazione della massa m rispetto al piede dell oscillatore

45 Oscillatore semplice 2.Asta(elastica)=rigidezza dell edificio La forza esprimente l azione sismica totale agente sull oscillatore sarà quindi: F=m*a=m*(x +u ) All azione sismica faranno contrasto (sulla direzione x): -La reazione elastica che l asta trasmette alla massa m Re=-kx dove k è la rigidezza dell asta (dipende dal materiale e caratteristiche geometriche) In una costruzione la rigidezza è determinata dai materiali (es. c.a., muratura, legno, ecc.) e dalle caratteristiche geometriche-costruttive (es. sistema a telaio, tipo di vincoli, ecc.)

46 Oscillatore semplice Casi limite 1) Asta infinitamente rigida 2) Asta infinitamente elastica

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49 Terminologia utilizzata per la relazione tra gli elementi strutturali e la sollecitazione sismica (1) (1) AA.VV Manuale per la riabilitazione e la ricostruzione postsismica degli edifici. Dei, Roma, 1999 pg 254

50 Caratterizzazione delle porzioni murarie in relazione all azione sismica

51 Terminologia descrivente gli apparati murari Elemento murario snello : altezza del solido murario (h) superiore di almeno 15 volte alla sezione trasversale (s) s Fascia di piano h Maschio murario

52 Rotture a taglio per azione sismica delle fasce di piano e dei maschi murari maschi murari fasce di piano

53 La vulnerabilità sismica La vulnerabilità sismica rappresenta la propensione di una struttura a subire un determinato livello di danno a fronte di un evento sismico di data intensità. La vulnerabilità rappresenta il danno atteso e lo studio del danneggiamento nelle fasi post sisma correlato alla valutazione della tipologia costruttiva e dello stato di conservazione del manufatto, consente proiezioni del danno su edifici non lesionati in funzione dell evento sismico probabile.

54 IL RAPPORTO TRA DANNO E VULNERABILITA Le osservazioni dirette degli effetti di un evento sismico sull edilizia storica, ha posto in luce come il danneggiamento sia ascrivibile ad un numero limitato di meccanismi di danno, che sono condizionati dalla forma della parte interessata, dalle caratteristiche materico costruttive e dallo stato di conservazione. L analisi pertanto dei meccanismi di danno rilevabili rappresenta un metodo per l interpretazione del comportamento del manufatto e una possibilità di previsione dell eventuale risposta di manufatti assimilabili a quelli rilevati oggetto di prefissate azioni sismiche.

55 IL CONCETTO DI MACROELEMENTO Macroelemento, elemento o parte architettonica caratterizzata da una risposta sismica autonoma dal resto della fabbrica

56 INDIVIDUAZIONE DEI MACROELEMENTI MECCANISMI DI COLLASSO DESUNTI DA COMPORTAMENTI CHE SI EVINCONO DALLA LETTERATURA (DERIVANTE DALL ANALISI DEL DANNO DI EVENTI CALAMITOSI OCCORSI) Il presupposto fondamentale è che la parti in muratura che costituiscono i macrolementi individuabili, abbiano un comportamento a corpo rigido, il che intende fondamentalmente una omogeneità sia costruttiva che materica DISCRETO STATO DI CONSERVAZIONE

57 REQUISITI FONDAMENTALI PER LA FORMAZIONE DI UN MACROELEMENTO OMOGENEITA E REGOLARITA DELL APPARECCHIATURA MURARIA MURATURA DI BUONA QUALITA' MURATURA DI SCARSA QUALITA' FORMAZIONE DI LESIONI E MECCANISMI A BLOCCO RIGIDO FESSURAZIONE DIFFUSA, DISGREGAZIONE E DISTACCO DEI PARAMENTI

58 NEGLI EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA AVVENGONO COLLASSI GLOBALI O PARZIALI INDOTTI DALL'AZIONE SISMICA, IN GENERE PER PERDITA DELL'EQUILIBRIO DI PORZIONI MURARIE Immagini tratte da A. Giuffré Letture sulla Meccanica delle murature storiche, Ed Kappa, Roma 1991

59 LA MASSIMA RESISTENZA AL SISMA DI UN EDIFICIO PUO' ESSERE SVILUPPATA MEDIANTE UNA RISPOSTA GLOBALE, SE SONO IMPEDITI I MECCANISMI DI COLLASSO LOCALI GRAZIE AD OPPORTUNI ACCORGIMENTI COSTRUTTIVI, COLLEGAMENTI, INCATENAMENTI E ALTRO Immagini tratte da AA.VV Manuale per la riabilitazione e la ricostruzione postsismica degli edifici, ed DEI Roma, 1999

60 Meccanismo di collasso per ribaltamento in relazione alle caratteristiche di apparecchiatura della muratura

61 Meccanismi di collasso di macroelementi in muratura. Tratto A. Giuffré Letture sulla Meccanica delle murature storiche, Ed Kappa, Roma 1991

62 Meccanismo di collasso per danno di I modo.

63 Danni fuori dal piano ( I modo)

64 Danneggiamenti di I modo

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66 I meccanismi di collasso dipendono dall articolazione architettonica, dalle qualità costruttive e dal tipo di danno pregresso

67 Meccanismo di danno di I modo per ribaltamento in relazione all omogeneità della muratura e assenza di legatura con il muro di controventament o angolata. Tratto da AA.VV Manuale per la riabilitazione e la ricostruzione postsismica degli edifici, ed DEI Roma, 1999

68 La presenza di una doppia cortina o di una disgregazione trasversale differenziata, può portare a fenomeni di rotazione/espulsione localizzati

69 La contemporanea presenza di una muratura con paramento esterno, interno e nucleo e un cordolo sommitale con copertura in latero cemento, ha comportato l espulsione del paramento esterno

70 La presenza dell ammorsamento tra le murature di facciata e controventamento induce una modifica nel meccanismo. La valutazione dell entità di porzione di muratura da far rientrare nella verifica dell equilibrio è funzionale al livello di organizzazione della muratura e alla presenza di caratteristiche geometriche dell architettura come la posizione e la tipologia di forometrie

71 Rotazione impressa alla porzione di facciata La presenza di muri di controventamento impedisce la rotazione entropiombo Azione sismica

72 La presenza di muri di controventamento impedisce la rotazione entropiombo

73 Espulsione dell angolata non vincolata. L Aquila palazzo Camponeschi Catene e cordoli anulari

74 La presenza di più livelli individua in funzione della posizione degli impalcati, vari meccanismi. Si deve individuare quello più probabile mediante la definizione del moltiplicatore di collasso minimo o quello a cui corrisponde una accelerazione al suolo minore.

75 La tipologia muraria e quella dell implacato sono in grado di condizionare il meccanismo che permane comunque come manifestazione qualitativa

76 Il caso a lato illustra lo schema di verifica della modalità di danno consistente nella formazione di un arco nel piano del muro. La presenza di particolarità costruttive come la canna fumaria possono incidere sulla manifestazione di danneggiamento

77 Modifica del comportamento di danno di I modo in funzione della presenza di un cordolo in calcestruzzo armato

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80 La presenza di cordoli al piano in corrispondenza dei muri di appoggio degli impalcati, ha provocato il danneggiamento e successivo collasso delle porzioni di muratura

81 Castello Spagnolo a L Aquila. Presenza di cordolo sommitale

82 Castello Spagnolo a L Aquila. La rigidezza dei cordoli sommitali e la copertura in latero cemento ha disgregato la muratura a causa dell azione orizzontale provocata dal sisma

83 Danni nel piano (II modo)

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85 Nei meccanismi di danni di II modo si individuano all interno dei blocchi rigidi un sistema di bielle compresse Il danno di II modo si amplifica in virtu della presenza di aperture

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87 Al piano terra diffusi danni alle pareti e alle volte

88 Anche in questo caso oltre alle caratteristiche di organizzazione della muratura il meccanismo è condizionato dall architettura dell oggetto, in particolare dalla disposizione della forometria

89 Rottura delle fasce di piano Spagnolo a L Aquila nel castello

90 Rottura delle fasce di piano

91 L analisi dei meccanismi di danno evidenzia come la risposta al sisma sia funzionale alla qualità ( caratteristiche materico costruttive e stato di conservazione e alla qualità dei rapporti costruttivi tra le parti Necessità di lettura tecnico costruttiva e del degrado funzionale alla individuazione di possibili meccanismi di danno

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113 Fattori condizionanti lo sviluppo di meccanismi di collasso in un aggregato

114 Anche il rapporto di un edificio relativamente all appartenenza ad un aggregato urbano è in grado di incidere sulla manifestazione dei meccanismi

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116 1 Negli edifici in aggregato si definiscono specifici meccanismi di collasso che dipendono dalla posizione e pertanto dalla relazione costruttiva dell elemento con il contesto Posizione interclusa 2 Meccanismi di collasso identificati nel caso di danno sismico negli aggregati edilizi : ribaltamento semplice di parete monolitica a più piani (1) e di parete all ultimo piano (2)

117 Posizione terminale 3 4 Meccanismo di ribaltamento composto (3) e di un cantonale 4)

118 Posizione interclusa su più livelli 5 6 Meccanismo di collasso per flessione verticale su singolo piano (5) o su più piani (6)

119 7 Posizione interclusa sommitale Meccanismo di collasso per flessione orizzontale sommitale (7)

120 3 2 1 Relazione tra trasformazioni dell aggregato (1), possibili meccanismi (2) e scenari di danno (3)

121 ANALISI DEL DANNO A SCALA URBANA

122 Valutazione della vulnerabiltà in relazione alle caratteristiche morfologiche e costruttive e confronto con il danno post sisma. Tratto da L. Ceccato Rivivere i borghi aquilani. Costruire in modo ripetibile nel costruito relatore M. Manzelle, corr. P. Faccio, M.Milan, Università IUAV a.a

123 Relazione tra assetto stereometrico e morfologia dell aggregato e danno post sisma

124 Lo stato di conservazione e di abbandono condiziona la risposta sismica introducendo anche fenomeni che NON sono descrivibili con specifici meccanismi Valutazione della vulnerabiltà in relazione allo stato di abbandono e confronto con il danno post sisma. Tratto da A. Gazzola Nuova cellula ordinatrice relatore M. Manzelle, corr. P. Faccio, M.Milan, Università IUAV a.a

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126 Relazione tra abbandono, trasformazioni edilizie, caratteristiche morfologiche e danno post sisma

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129 Presenza di collasso per decoesione del materiale costitutivo della struttura, collasso NON per meccanismo ma limite dei materiali Manifestazione di un meccanismo di collasso per spinta della copertura

130 IL CASTELLO DI MONTECCHIO VESPONI Castiglion Fiorentino - AR

131 Cabreo Seicentesco che rappresenta la cinta muraria con le case addossate all interno Gli evidenti segni dei resti delle mura di spina degli edifici abbattuti. Le murature sono in appoggio alla cinta

132 E stata richiesta una verifica sismica della muratura in corrispondenza dell area di scavo

133 Lo studio preliminare ha messo in luce i rapporti macrostratigrafici tra elementi, in particolare il rapporto costruttivo tra il tratto murario oggetto dello studio in rosso- e le torri. Gli elementi risultano in appoggio

134 INCIDENZA DEL RAPPORTO MACROSTRATIGRAFICO RELAZIONE TRA MACROELEMENTI E POSSIBILE MECCANISMO DI DANNO

135 Particolare del rapporto macrostratigrafico di accostamento di una delle due torri con il muro di cinta

136 Lettura speditiva di elementi che sono in grado di condizionare la vulnerabilità dell edificio Discontinuità costruttiva : variazione apparecchiatura Rapporto costruttivo costruttiva : accostamento Discontinuità per danneggiamento : forte erosione dei giunti

137 Muratura in opera incerta con migliore stato di conservazione del giunto Possibile formazione di cerniera per meccanismo Muratura in opera incerta fortemente degradata per erosione/decoesione del giunto Lo stato di conservazione della muratura è in grado di condizionare i meccanismo di collasso.

138 1 Realizzazione nell Ottocento della merlatura 2 Traccia dell alloggiamento delle travi di copertura dell edificio demolito 3 Variazione della qualità muraria in seguito ad un intervento di consolidamento pregresso 4 Traccia dell alloggiamento delle travi del solaio interpiano dell edificio demolito 5 Degrado per erosione del giunto 6 Nuova imposta del muro in seguito allo scavo archeologico La presenza di fasi costruttive è in grado di indicare possibili meccanismi di danno. I due meccanismi possibili ad una prima lettura divengono almeno 6

139 Tratto ricostruito nell ottocento Il restauro stilistico ottocentesco ha ricostruito le parti mancanti delle torri seguendo la Regola dell Arte delle costruzioni in muratura, sublimando la tecnica presente, come si evince dall osservazione dei cantonali

140 Le caratteristiche tecnico costruttive e il danneggiamento hanno indicato le posizioni del rilievo dei fuori piombo e delle sezioni orizzontali

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142 Il posizionamento delle sezioni consente di cogliere le particolarità geometriche derivanti da situazioni costruttive o danneggiamenti, in grado di condizionare la formazione di specifici meccanismi di collasso

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144 Rilievo di dettaglio di tue torri

145 Individuazione della posizione delle cerniere di possibili meccanismi di collasso

146 O D D C C' C C' B B' B B' A A O Visualizzazione di alcuni meccanismi di collasso D D C C' C C' B B' B B' A A O O

147 ORATORIO DI SAN FELICE SUL PANARO Nesso di causalità

148 Schematizzazioni del fenomeno di impatto lungo lo sviluppo verticale di un edificio; a) impatto completamente di tipo elastico, con regolarità e continuità lungo lo sviluppo verticale. Minore è la massa alla sommità, più violenta è la sua espulsione; b) nel caso di un impatto a carattere anelastico alla base, l energia sismica è assorbita in quella zona, ed il resto dell edificio rimane intatto; c) a causa dell interferenza tra onde dirette e riflesse, il danneggiamento si può verificare in qualunque punto, lungo lo sviluppo verticale dell edificio. Frequentemente ciò accade nella zona a meta altezza dell edificio stesso; d) ed e) Se lungo lo sviluppo verticale dell edificio (cioè nella direzione di propagazione delle onde) si ha una discontinuità di massa o di rigidezza, si possono generare forti concentrazioni di tensioni, con conseguente danneggiamento

149 E difficile distinguere il meccanismo di danno causato: a1) + a2) dalla componente orizzontale del terremoto, b) dalla forte componente verticale;

150 La maggior parte dei danni osservati delle chiese e dovuta principalmente al crollo dei loro sistemi di copertura. Ciò e avvenuto grazie alla risonanza fra eccitazione sismica e vibrazione verticale delle capriate in legno dei tetti. Analizzando casi rappresentativi del comportamento dinamico di capriate in legno unitamente alla massa dello strato di copertura, si ottengono periodi propri fondamentali tra 0,06 e 0,10 sec. D altra parte, un periodo predominante della componente verticale del moto al suolo è, secondo il primo evento registrato il 20 maggio 2012, di sec. Ne segue che intensi movimenti verticali sono indotti nel complesso delle capriate e nelle travi orizzontali minori, dando luogo a danneggiamenti e dislocazioni dai loro supporti sulle pareti. D altra parte, è noto che il tempo di arrivo, nelle regioni epicentrali, tra le onde P, e le onde S, che in tali zone hanno rispettivamente andamento verticale, e andamento orizzontale, è piuttosto piccola.

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152 L oratorio di San Felice : danni 1

153 Assenza di piano rigido in copertura e di incatenamento longitudinale

154 Spinta della copertura, assenza di ritegni e indebolimento delle pareti in presenza di forometria che condiziona il danno L oratorio di San Felice : danni 2

155 Danni per rotazione per spinta della copertura sull abside, condizionati dalla presenza di foremetria con architravi debolmente resistenti a flessione

156 Asimmetria del quadro fessurativo derivante dalla presenza di una irregolarità geometrica della quota di imposta dell abside

157

158 La lettura delle eventuali deformate in corrispondenza dei sostegni verticali delle strutture di copertura può indicare eventuali azioni trasversali amplificate, o ridotte, da situazioni locali legate anche allo stato di conservazione delle strutture

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162 Presenza di un ritegno con reazioni anche ortogonali alla muratura

163 Principali meccanismi di danno delle chiese

164 Non corrispondenza degli elementi portanti verticali in alzato Rottura per flessione e taglio apparentemente derivante da un cedimento verticale Rotazione calotta per spinta della copertura

165 Rotture apparentemente derivanti da cedimento verticale Rottura a taglio e compressione (?)