Il terremoto de L'aquila: comportamento delle strutture in cemento armato

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1 Il terremoto de L'aquila: comportamento delle strutture in cemento armato Gaetano Manfredi Dipartimento di Ingegneria Strutturale Università degli Studi di Napoli Federico II

2 Il terremoto è avvenuto sulla faglia di Paganica (dati INGV) Terremoto di L Aquila 06/04/ UTC

3 L interferogramma del terremoto (dati INGV) Terremoto di L Aquila 06/04/ UTC Report su:

4 La sequenza sismica del terremoto de L Aquila Report su:

5 I terremoti della sequenza sono avvenuti principalmente nella crosta superiore, entro km di profondità. Report su:

6 Mappe di intensità macrosismica osservata Grado 10 distruzioni e gravi danni a circa il 75% degli edifici, gran parte dei quali diroccano; distruzioni di alcuni ponti e dighe; lieve spostamento delle rotaie; condutture d'acqua spezzate; rotture e ondulazioni nel cemento e nell'asfalto; fratture di alcuni decimetri nel suolo umido, frane. Report su:

7 Mappe di spostamento (tra 5 e i 15 cm) Report su:

8 La rete accelerometrica nazionale RAN del DPC Report su:

9 La rete accelerometrica nazionale RAN del DPC Report su:

10 Scuotimento osservato - PGA Report su:

11 Scuotimento osservato - PGV Report su:

12 Orizzontale - Spettri in accelerazione raggruppati per distanza Report su:

13 Verticale - Spettri in accelerazione raggruppati per distanza Report su:

14 6 aprile AQk Ml=5.8 Repi =5.6 km comp EW Maximum Acceleration: cm/sec2 at time t=7.635sec Maximum Velocity: cm/sec at time t=7.965sec Maximum Displacement: cm at time t=8.365sec

15 Disaggregazione della pericolosità per L Aquila M circa 6 a circa 10 km 8km Il terremoto di progetto è compatibile con quello occorso

16 Direttività Il fenomeno Nel caso del terremoto dell'aquila, la rottura associata all'evento del 6 aprile si è propagata dal basso verso l'alto (quindi verso la città dell'aquila) e da nordovest a sudest, verso la Valle dell'aterno. Lucerne (landers, 1992) Da: Iervolino I., Cornell C.A. (2008). Probability of occurrence of velocity pulses in nearsource ground motions. Bulletin of the Seismological Society of America, 98(5):

17 Direttività Probabilità di impulsi di velocità per il terremoto di L Aquila

18 Rapporto fotografico dei danni

19 Evoluzione del limiti di deformabilità di piano D.M. 14 gennaio 2008 Verifiche degli elementi strutturali in termini di contenimento del danno agli elementi non strutturali Gli elementi costruttivi senza funzione strutturale non devono subire danni tali da rendere la costruzione temporaneamente inagibile. a)per tamponamenti collegati rigidamente alla struttura che interferiscono con la deformabilità della stessa: dr < 0,005 h b) per tamponamenti progettati in modo da non subire danni a seguito di spostamenti di interpiano drp, per effetto della loro deformabilità intrinseca ovvero dei collegamenti alla struttura: dr drp 0,01 h

20 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature rottura per lesione orizzontale a meta altezza della tamponatura rottura per la fessurazione diagonale della tamponatura: subentra la rottura per taglio del telaio oppure lo scorrimento lungo i giunti orizzontali in prossimità degli angoli rottura per lo scorrimento orizzontale lungo i giunti della tamponatura: quando la malta è di qualità scadente oppure quando l'aderenza tra la malta ed i mattoni µe molto bassa, rottura per lo schiacciamento della tamponatura in prossimità degli angoli dove è applicata direttamente la pressione di contatto

21 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature

23 Discontinuità prodotte dalle aperture. Ribaltamento della fodera esterna della tamponatura

24 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature Discontinuità prodotte dalle aperture. Ribaltamento della fodera esterna della tamponatura

27 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature Ribaltamento della fodera esterna della tamponatura. elevata snellezza Assenza di vincolo laterale

28 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature Ribaltamento della fodera esterna della tamponatura. Il pannello è ammorsato solo superiormente e inferiormente

29 La tamponatura non presenta alcun ritegno laterale. Lo spigolo esterno va in crisi con conseguente danneggiamento dei due lati tamponati.

30 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature Tipica rottura per lo schiacciamento della tamponatura in prossimità degli angoli dove è applicata direttamente la pressione di contatto. Si osserva anche la fessura diagonale in testa al pilastro

31 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature Il tamponamento esterno non presenta alcun ritegno ai quattro lati. E eseguito come se fosse un rivestimento

32 Danni agli elementi non strutturali: le tamponature Innesco di un meccanismo di ribaltamento di una tamponatura a sbalzo

35 Danni agli elementi strutturali Nella progettazione sino al 1996 non sono contemplati principi quali: La regolarità strutturale in pianta o in elevazione Gerarchia della resistenza (pilastro- trave; flessione taglio) Limiti di deformabilità Limiti geometrici e di armatura Solo nella Circolare del 1997 sono contemplati principi quali: La regolarità strutturale in pianta o in elevazione Limiti geometrici Limiti di armatura Limiti di deformabilità (D.M. 1996)

36 Regolarità in pianta: L edificio di Pettino Si associa anche una irregolarità in levazione prodotta dalle tamponature al piano terra.

37 Regolarità in elevazione: Porta Napoli

38 Dimensionamento e verifica degli elementi I pilastri Presso-flessione: Sollecitazioni di calcolo Per ciascuna direzione e ciascun verso di applicazione delle azioni sismiche, si devono proteggere i pilastri dalla plasticizzazione prematura adottando opportuni momenti flettenti di calcolo. Tale condizione si consegue qualora, per ogni nodo trave-pilastro ed ogni direzione e verso dell azione sismica, la resistenza complessiva dei pilastri sia maggiore della resistenza complessiva delle travi amplificata del coefficiente γ Rd, in accordo con la formula: dove: γ Rd = γ Rd = M C,Rd M b,rd 1,30 per le strutture in CD A 1,10 per le strutture in CD B, è il momento resistente del generico pilastro convergente nel nodo, calcolato per i livelli di sollecitazione assiale presenti nelle combinazioni sismiche delle azioni; è il momento resistente della generica trave convergente nel nodo.

39 Dimensionamento e verifica degli elementi Taglio I pilastri Al fine di escludere la formazione di meccanismi inelastici dovuti al taglio, le sollecitazioni di taglio da utilizzare per le verifiche ed il dimensionamento delle armature si ottengono dalla condizione di equilibrio del pilastro soggetto all azione dei momenti resistenti nelle sezioni di estremità superiore M s C,Rd ed inferiore Mi C,Rd secondo l espressione: nella quale lp è la lunghezza del pilastro.

40 Dimensionamento e verifica degli elementi Taglio I pilastri Nel caso in cui i tamponamenti non si estendano per l intera altezza dei pilastri adiacenti, le sollecitazioni di taglio da considerare per la parte del pilastro priva di tamponamento sono calcolati utilizzando la relazione riportata,dove l altezza l p è assunta pari alla estensione della parte di pilastro priva di tamponamento.

41 Dettagli Costruttivi Limitazioni di armatura Pilastri - armatura longitudinale L armatura complessiva A f deve rispettare la condizione: 1% < = A f / A c < = 4% Pilastri armatura trasversale Nelle zone critiche vanno rispettate le seguenti condizioni: le barre disposte negli angoli devono essere contenute dalle staffe; almeno una barra ogni due deve essere trattenuta da staffe interne o legature; le barre non fissate devono trovarsi a meno di 15 o 20 cm da una barra fissata rispettivamente per CD A o CD B. Il passo delle staffe deve essere il minore tra: (1/3) del lato minore delle sezione per CD A ovvero (1/2) CD B. 125 o 175 mm per CD A o CD B, rispettivamente 6 o 8 volte il diametro minimo delle barre longitudinali, per CD A o CD B.

42 Dettagli Costruttivi Limitazioni di armatura Pilastri armatura trasversale Si devono disporre staffe in un quantitativo minimo non inferiore a: in cui A st b st s è l area complessiva dei bracci delle staffe, è la distanza tra i bracci più esterni delle staffe è il passo delle staffe. < 30 cm < 30 cm

43 I pilastri

44 I pilastri Crisi a taglio alla testa del pilastro circolare. Passo delle staffe superiore (sembra) ai 200mm. E evidente la qualità del calcestruzzo

45 I pilastri Crisi a taglio alla testa del pilastro rettangolare. Passo delle staffe superiore (sembra) ai 200mm. E evidente la qualità del calcestruzzo

46 I pilastri Crisi a taglio

47 I pilastri Crisi a taglio

48 I pilastri Armatura liscia. Evidente la sovrapposizione e i ganci ad uncino

49 Dimensionamento e verifica degli elementi Si definisce nodo la zona del pilastro che si incrocia con le travi ad esso concorrenti. La resistenza del nodo deve essere tale da assicurare che non pervenga alla rottura prima delle zone della trave e del pilastro ad esso adiacenti. Sono da evitare, per quanto possibile, eccentricità tra l asse della trave e l asse del pilastro concorrenti in un nodo. Si distinguono due tipi di nodi: I nodi trave-pilastro -nodi interamente confinati, così definiti quando in ognuna delle quattro facce verticali si innesta una trave. ( ); -nodi non interamente confinati: tutti i nodi non appartenenti alla categoria precedente.

50 Dimensionamento e verifica degli elementi Verifiche di resistenza dei nodi Per evitare che la massima trazione diagonale del calcestruzzo ecceda la f ctd deve essere previsto un adeguato confinamento. In assenza di modelli più accurati, si possono disporre nel nodo staffe orizzontali di diametro non inferiore a 6 mm, in modo che: in cui i simboli già utilizzati hanno il significato in precedenza illustrato, A sh è l area totale della sezione delle staffe e h jw è la distanza tra le giaciture di armature superiori e inferiori della trave. In alternativa, l integrità del nodo a seguito della fessurazione diagonale può essere garantita integralmente dalle staffe orizzontali se dove As1 ed As2 hanno il significato visto in precedenza, γ Rd vale 1,20, ν d èla forza assiale normalizzata agente al di sopra del nodo, per i nodi interni, al di sotto del nodo, per i nodi esterni.