LEZIONE N. 8 : VALUTAZIONE, PREVENZIONE E RIDUZIONE DEL RISCHIO SISMICO

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1 DPCM Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, allineate con le Nuove Norme Tecniche per le costruzioni 2008 (NTC 2008) LEZIONE N. 8 : VALUTAZIONE, PREVENZIONE E RIDUZIONE DEL RISCHIO SISMICO

2 P = pericolosità (seismic hazard) 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. (The seismic hazard area is the probability that in a certain interval of time, it is affected by strong earthquakes that can produce damage.) V= Vulnerabilità (seismic vulnerability) La vulnerabilità di una struttura è la sua tendenza a subire un danno in seguito a un terremoto. (The vulnerability of a structure is its tendency to suffer damage as a result of an earthquake.) Il rischio sismico è funzione delle tre caratteristiche The earthquake risk is a function of E = Esposizione (Earthquake exposure) three characteristics Prima dell evento: quantità e qualità dei beni esposti. (Before the event: quantity and quality of the exhibits.) Dopo l evento: l esposizione esprime il valore delle perdite causate dal terremoto: economiche, artistiche, culturali, morti, feriti e senzatetto. (After the event: exposure expresses the value of losses caused by earthquake, economic, artistic, cultural, dead, injured and homeless.)

3 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

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

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

7 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

8 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

9 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

10 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%

11 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).

12 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

13 LINNE GUIDA PER LA PREVENZIONE E RIDUZIONE DEL RISCHIO SISMICO DEL PATRIMONIO TUTELATO IL CONCETTO DI PREVENZIONE : INTERVENIRE IN TERMINI DI VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA PER RIDURRE IL RISCHIO SALVAGUARDIA DELLA VITA UMANA E CONSERVAZIONE DEL PATRIMONIO TUTELATO

14 CONTENUTI DELLE LINEE GUIDA criteri di definizione della conoscenza verifica della sicurezza sismica individuazione di tecniche di miglioramento strutturale In particolare le linee guida stabiliscono la possibilità di raggiungere livelli di sicurezza per gli edifici storici diversi rispetto a quanto previsto per le nuove costruzioni, con interventi rispettosi delle istanze della conservazione a patto di esplicitare gli incrementi di sicurezza ottenibili con i progetti di miglioramento. Pertanto si fa riferimento al concetto di miglioramento e non di adeguamento.

15 DEFINIZIONE DI STATI LIMITE DI RIFERIMENTO PER IL PATRIMONIO CULTURALE STATI LIMITE ULTIMI (SLU): volontà di salvaguardare la costruzione e l incolumità degli occupanti nel caso di terremoti di forte intensità e rari. (ULTIMATE LIMIT STATES: (SLU) resolve to protect the building and the safety of the occupants in case of earthquakes of high intensity and rare.) -STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA DELLA VITA (SLV) ( Life Safety Limit State(SLV)) - STATO LIMITE DI PREVENZIONE DEL COLLASSO (SLC) -COLLAPSE LIMIT STATE (SLC) STATI LIMITE DI ESERCIZIO (SLE) : hanno l obiettivo di limitare i danni per terremoti meno intensi ma più frequenti SERVICEABILITY LIMIT STATE (SLE): are intended to limit the loss to less intense but more frequent earthquakes - STATO LIMITE DI DANNO (SLD): DAMAGE LIMIT STATE (SLD) - STATO LIMITE DI OPERATIVITA (SLO) OPERATIONAL LIMIT STATE (SLO)

16 DEFINIZIONE DEGLI STATI LIMITE Stato limite ultimo(slu), terremoti rari e di forte intensità Salvaguardia della Vita SLV) Terremoto raro, salvaguardia della vita. Stato limite di collasso, SLC Terremoto molto raro, salvaguardia dal collasso Stato limite di esecizio (SLE) STATO LIMITE DI DANNO (SLD) Terremoto frequente meno intenso, prevenzione dai danni STATO LIMITE DI OPERATIVITA (SLO) Terremoto frequente, salvaguardia operatività Di solito la sicurezza e la protezione contro il rischio sismico è garantita attraverso la definizione di quattro Stati Limite, associata a quattro livelli di prestazione, in base ad esempio alle norme FEMA

17 Nei casi in cui lo stato di conservazione del bene, la estrema sensibilità a sollecitazioni che non comporterebbero comunque particolari danni strutturali ma in grado di generare possibili situazioni critiche per le parti individuate, richiede specifiche valutazioni dello SLA Palazzo Ducale Venezia. Vista della facciata Milano Cenacolo vinciano. Particolare dello stato di conservazione della pellicola pittorica

18 DEFINIZIONE DI STATO LIMITE PER I BENI ARTISTICI Stato limite Ultimo Life Safety Limit State Rare EQ: life safety requirement, i.e. safety of people la sicurezza della vita degli occupanti è garantita e l'edificio storico, anche se gravemente danneggiato può essere riparato e restaurato. Stato limite di esercizio Damage Limit State Occasional EQ: prevention of damage to property questo stato limite deve essere considerato solo quando è fondamentale per garantire la fruibilità del palazzo dopo il terremoto: per un edificio storico in muratura il danno dopo un terremoto è fisiologico STATO LIMITE BENI ARTISTICI (SLA) per la salvaguardia del patrimonio artistico situati nelle costruzioni, nonché di parti decorative o artistico appendici strutturali Apparati decorativi mobili Apparati decorativi

19 LO STATO LIMITE DEI BENI ARTISTICI Stati limite di riferimento per il patrimonio culturale Per terremoti rari e di forte intensità con l obiettivo di salvaguardare la vita degli occupanti si fa riferimento di norma allo SLV, Stato Limite di Salvaguardia della Vita Per terremoti meno intensi ma più frequenti con l obiettivo di contemperare aspetti economici e funzionali si fa riferimento allo SLD, Stato limite di Danno SLV e SLD sono definiti nel punto delle NTC Per particolari situazioni nelle quali il danno di porzioni di edificio o elementi inseriti nei medesimi la cui perdita risulta incidere in modo significativo e irreversibile sul patrimonio culturale, onde contenere i danni in manifestazioni rimediabili con tecniche conservative, si introduce lo Stato limite per i Beni Artistici SLA

20 La individuazione delle zone di verifica afferenti agli elementi o parti particolarmente sensibili e soggette a valutazioni secondo lo SLA viene ottenuta mediante modelli di verifica locale su parti autonome che possono essere lette con riferimento alla scomposizione in macroelementi ma più in generale attraverso una comprensione costruttiva e storica del manufatto. TRUMENTI : FASI COSTRUTTIVE RILEVATE CON RAPPORTI MACROSTRATIGRAFICI CARATTERIZZAZIONE MATERICO COSTRUTTIVA E DEL DANNO DEGLI ELEMENTI AFFINAMENTO DEL MODELLO DEL MECCANISMO DI COLLASSO

21 LIVELLI DI SICUREZZA Le azioni sismiche sulla costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento V R con : V V C R N U Con Cu = classe d uso e Vn = Vita Nominale come definite nel Cap.2 delle NTC La vita nominale Vn di un edificio, è il periodo espresso in numero di anni tra un intervento di manutenzione e controllo e quello successivo nel quale la costruzione garantisce la funzione d uso per cui è stata progettata La conservazione di un bene può essere improntata ad una logica di miglioramento nei confronti di terremoti di forte intensità e pertanto per valori della vita nominale Vn lunghi. Questa procedura può però indurre opere e trasformazioni in grado di modificare in modo rilevante le caratteristiche materico costruttive dell oggetto e una conseguente inaccettabile perdita di materia storica.

22 LIVELLI DI SICUREZZA, MANUTENZIONE E CONTROLLO, VITA NOMINALE Una procedura in grado di mitigare le problematiche descritte si lega al concetto di controllo e manutenzione programmata del manufatto storico. E inteso che il monitoraggio e la manutenzione programmata basata su cicli opportuni legati alle caratteristiche dell oggetto, sia una procedura in grado di contenere gli interventi maggiormente trasformativi e garantire una migliore controllo della sicurezza della costruzione Questo implica la possibilità di ridurre il tempo corrispondente alla vita nominale Vn e quindi la valutazione di terremoti più frequenti ma meno gravosi.

23 Per ogni bene tutelato è pertanto possibile valutare per ogni periodo di riferimento Vr e allo stato limite considerato, il periodo di ritorno di riferimento dell azione sismica Tr T R VR ln(1 P ) Per la verifica nei confronti dello SLA si potrà fare riferimento ad azioni sismiche caratterizzate dalla probabilità di eccedenza relativa allo SLD, stato limite di danno (P VR =63%), ma valutate modificando il periodo di riferimento V R, in base al numero n di cicli di controllo necessari, in V R anni, al monitoraggio dello stato di conservazione degli apparati decorativi, dei relativi supporti e di elementi architettonici in muratura o materiale lapideo di particolare fattura (tali cicli di controllo possono configurarsi come monitoraggio e/o manutenzione), pervenendo ad un periodo di riferimento artistico V RA =nv R. L istituzione del coefficiente n ( numero di cicli di manutenzione previsti) si lega alla possibilità di definire da parte dell ente di tutela, una scala di sensibilità al danno del bene osservato. In questo caso rientra la possibilità, necessità, di consentire la valutazione da parte dell Amministrazione dello stato di conservazione e delle qualità materico costruttive del supporto oltre che dell apparato ad esso collegato V R

24 I valori di n devono essere assunti dall Amministrazione deputata alla tutela; a titolo di esempio, per V R /n può essere assunto un valore compreso tra 10 e 20 anni oppure, più semplicemente, n può essere usato come coefficiente che definisca le caratteristiche del bene artistico presente nel manufatto, in relazione a quelli mediamente presenti sul territorio e assunti ad n=1. L obiettivo è quello di assumere un periodo di ritorno T R maggiore (azione sismica più gravosa) in presenza degli apparati decorativi più significativi; in ogni caso non dovranno mai essere assunti valori di T R maggiori di quelli corrispondenti allo SLV. Par. 2.4 Livelli di sicurezza sismica La definizione del periodo di riferimento artistico, V RA =nv R., consente all Amministrazione una verifica e controllo dell attività di valutazione e prevenzione del rischio sismico del patrimonio culturale Relazionando i cicli di manutenzione e controllo necessari per una indagine dello stato di conservazione del bene al rischio sismico di perdita del medesimo si stabilisce con una modalità indiretta la sensibilità dell oggetto al danno.

25 SALVAGUARDIA E CONSERVAZIONE Questo evidenzia da un lato la necessità di un controllo e manutenzione dei beni storici ma anche la possibilità di stabilire una gradualità nelle verifiche e degli interventi non legato al concetto di rilevanza che moduli le istanze della conservazione, nei termini di contenimento delle trasformazioni e perdita di materia storica con le necessità di protezione sismica che garantisca la sicurezza del bene stesso L obiettivo è quello di assumere un periodo di ritorno T R maggiore (azione sismica più gravosa) in presenza degli apparati decorativi più sensibili; in ogni caso non dovranno mai essere assunti valori di T R maggiori di quelli corrispondenti allo SLV

26 IL PERCORSO DELLA CONOSCENZA Il percorso della conoscenza Anagrafica della costruzione Specificazione de sito, presenza di evidenze appartenenti al patrimonio artistico Descrizione geometrica Rilievo geometrico, allo stato attuale compreso la stato fessurativo e deformativo Analisi storica Fase utile per definire il processo evolutivo della costruzione spesso fornendo importanti informazioni sulla sequenza di costruzione Caratterizzazione delle tecniche costruttive. La conoscenza degli edifici storici è un mezzo essenziale per la valutazione attendibile della sicurezza sismica, nonché per una scelta adeguata di interventi di rinforzo efficaci.. Identificazione della gerarchia strutturale, delle tecniche costruttive, dettagli e connessioni elemento, valutazione dello stato di conservazione di materiali ed elementi costitutivi Caratterizzazione meccanica dei materiali indagini sperimentali devono preservare il valore storico dell'edificio e la realizzazione di una campagna di limitata invasività. Caratterizzazione geotecnica Conoscenza del suolo e delle fondazioni

27 PERCORSO DELLA CONOSCENZA Il percorso della conoscenza Il percorso della conoscenza, stabilisce la possibilità di ottenere vari livelli di approfondimento delle analisi sul costruito che incidono direttamente sull aspetto quantitativo delle valutazioni di vulnerabilità. Le analisi comprendono I dati storiografici, il rilievo geometrico, la caratterizzazione materico costruttiva e del danno e aspetti geotecnici F 1 4 C F Ck k 1 I Fattori di Confidenza F C I livelli di conoscenza costituiscono la possibilità per mezzo della definizione dei fattori di confidenza Fci, di condizionare quantitativamente le valutazioni, modificando I parametri meccanici dei materiali o modificando l intensità dell azione sollecitante

28 UTILIZZO DEI FATTORI DI CONFIDENZA I fattori F C si applicano in modo diverso in funzione dei modelli adottati per la valutazione della sicurezza sismica: MODELLI COSTITUTIVI modelli che considerano la deformabilità e la resistenza dei materiali e degli elementi strutturali il fattore di confidenza si applica alle proprietà dei materiali, si riducono moduli elastici e resistenze MODELLI DI CORPO RIGIDO modelli che considerano l equilibrio limite dei diversi elementi della costruzione: il materiale muratura è assunto rigido e non resistente a trazione (creazione di un cinematismo di blocchi rigidi, attraverso l introduzione di opportune sconnessioni) il fattore di confidenza si applica direttamente alla capacità della struttura, si riduce l accelerazione corrispondente ai diversi stati limite a g = 0.28 g con F C =1 a g = 0.21 g con F C =1.35

29 Livelli di conoscenza e fattori di confidenza F 1 4 C F Ck k 1 Rilievo geometrico rilievo geometrico completo F C1 = 0.05 rilievo geometrico completo, con restituzione grafica dei quadri fessurativi e deformativi F C1 = 0 restituzione ipotetica delle fasi costruttive basata su un limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) F C2 = 0.12 Identificazione delle specificità storiche e costruttive della fabbrica Proprietà meccaniche dei materiali Terreno e fondazioni restituzione parziale delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondate su: a) limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione e alla verifica delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, verifica diagnostica delle ipotesi storiografiche); b) esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) restituzione completa delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondate su un esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, eventuali indagini diagnostiche) F C2 = 0.06 F C2 = 0 parametri meccanici desunti da dati già disponibili F C3 = 0.12 limitate indagini sui parametri meccanici dei materiali F C3 = 0.06 estese indagini sui parametri meccanici dei materiali F C3 = 0 limitate indagini sul terreno e le fondazioni, in assenza di dati geotecnici e disponibilità d informazioni sulle fondazioni disponibilità di dati geotecnici e sulle strutture fondazionali; limitate indagini sul terreno e le fondazioni F C4 = 0.06 F C4 = 0.03 estese o esaustive indagini sul terreno e le fondazioni F C4 = 0 Tabella 4.1 Definizione dei livelli di approfondimento delle indagini sui diversi aspetti della conoscenza e relativi fattori parziali di confidenza

30 IL RILIEVO GEOMETRICO E LA LETTURA E RESTITUZIONE DEL DANNO Rilievo Geometrical Survey Rilievo geometrico completo Complete Geometrical Survey F C1 = 0.05 Rilievo geometrico completo con quadri fessurativi e deformativi Complete Geometrical Survey, with cracking and deformation pattern restitution F C1 = 0

31 IL RILIEVO GEOMETRICO

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36 LETTURA E RESTITUZIONE DEL DANNO RILIEVO QUADRO FESSURATIVO Le lesioni saranno classificate secondo le loro caratteristiche geometriche: se parallele o lesioni singole, se passanti o no (con particolare attenzione al rapporto fra spessore murario e profondità della lesione), complanari, a V, a cigli paralleli, dimensione massima ; della gola. In questo modo potranno essere associati ad ogni lesione, o ad insiemi di lesioni, uno o più meccanismi di danno, che siano compatibili con la geometria dell organismo edilizio, con i materiali presenti, con gli eventi subiti.

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40 LE FASI DI TRASFORMAZIONE Identificazione delle specificità storiche e costruttive della fabbrica Identification of historical and constructive aspects of the construction Restituzione ipotetica delle fasi costruttive basata su un limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) ) Restituzione parziale delle fasi costruttive e intepretazione del comportamento strutturale fondate su a) limitato rilievo materico e degli elementi costruttiviassociato alla comprensione e verifica delle vicende delle trasformazioni (indagini documentarie e tematiche,verifica diagnostica delle ipotesi storiografiche) b) esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche ) Restituzione completa delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondato su un esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensionedelle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, eventuali indagini diagnostiche) ). F C2 = 0.12 F C2 = 0.06 F C2 = 0

41 Identificazione delle specificità storiche e costruttive della fabbrica Identification of historical and constructive aspects of the construction Restituzione ipotetica delle fasi costruttive basata su un limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) ) Restituzione parziale delle fasi costruttive e intepretazione del comportamento strutturale fondate su a) limitato rilievo materico e degli elementi costruttiviassociato alla comprensione e verifica delle vicende delle trasformazioni (indagini documentarie e tematiche,verifica diagnostica delle ipotesi storiografiche) b) esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche ) Restituzione completa delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondato su un esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensionedelle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, eventuali indagini diagnostiche) ). F C2 = 0.12 F C2 = 0.06 F C2 = 0

42 restituzione ipotetica delle fasi costruttive basata su un limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) F C2 = 0.12 a) Eidotipo b) Individuazione degli elementi costruttivi portanti c)caratterizzazione speditiva delle caratteristiche materico costruttive degli elementi d)individuazione dei rapporti costruttivi mediante analisi storiografica, iconografica e macrostratigrafica a vista e) Individuazione dei macroelementi

43 Ossana Tn _ Casa degli Affreschi. Rilievo materico costruttivo e dello stato di danno con descrizione delle ipotetiche fasi costruttive

44 Identificazione delle specificità storiche e costruttive della fabbrica Identification of historical and constructive aspects of the construction Restituzione ipotetica delle fasi costruttive basata su un limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) ) Restituzione parziale delle fasi costruttive e intepretazione del comportamento strutturale fondate su a) limitato rilievo materico e degli elementi costruttiviassociato alla comprensione e verifica delle vicende delle trasformazioni (indagini documentarie e tematiche,verifica diagnostica delle ipotesi storiografiche) b) esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche ) Restituzione completa delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondato su un esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensionedelle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, eventuali indagini diagnostiche) ). F C2 = 0.12 F C2 = 0.06 F C2 = 0

45 restituzione parziale delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondate su: a) limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione e alla verifica delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, verifica diagnostica delle ipotesi storiografiche); b) esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) F C2 = 0.06 a) Individuazione di una ipotesi di sequenza costruttiva del CA ( Complesso Architettonico) b) Esecuzione di approfondimento dei rapporti macrostratigrafici anche mediante saggi limitati a suffragare le ipotesi documentali e storiografiche b) Approfondimento del rilievo materico costruttivo

46 Phase D Phase C Phase B Phase A MC01 Vault Uffizi (Firenze, Italy)

47 UFFIZI FIRENZE. MAPPATURA DEL DANNO E INDIVIDUAZIONE DEI RAPPORTI MACROSTRATIGRAFICI MEDIANTE ANALISI DIRETTA E ESECUZIONE DI SAGGI

48 Identificazione delle specificità storiche e costruttive della fabbrica Restituzione ipotetica delle fasi costruttive basata su un limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche) Restituzione parziale delle fasi costruttive e intepretazione del comportamento strutturale fondate su a) limitato rilievo materico e degli elementi costruttiviassociato alla comprensione e verifica delle vicende delle trasformazioni (indagini documentarie e tematiche,verifica diagnostica delle ipotesi storiografiche) b) esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche Restituzione completa delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondato su un esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensionedelle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, eventuali indagini diagnostiche) F C2 = 0.12 F C2 = 0.06 F C2 = 0

49 restituzione completa delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale fondate su un esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi associato alla comprensione delle vicende di trasformazione (indagini documentarie e tematiche, eventuali indagini diagnostiche) F C2 = 0 a) Sequenze costruttive, modifica delle condizioni di carico e di comportamento strutturale b) Valutazione della cronologia sismica con le fasi di trasformazione c) Valutazione dell eventuale efficacia di interventi di riparazione e/o presidio realizzati in funzione di un evento sismico Uffizi ala di levante : restituzione delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale

50 IPOTESI DELLE SEQUENZE COSTRUTTIVE DELL ALA DI LEVANTE

51 Uffizi a Firenze : ipotesi di trasformazione interpretazione delle fasi costruttive e interpretazione del comportamento strutturale

52 LA CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI Proprietà meccaniche dei materiali Mechanical characterization of materials Parametri meccanici desunti da dati già disponibili mechanical parameters of construction obtained by available data Limitate indagini sui parametri meccanici dei materiali limited investigations on mechanical parameters of construction materials Estese indagini sui parametri meccanici dei materiali extensive investigations on mechanical parameters of construction materials F C3 = 0.12 F C3 = 0.06 F C3 = 0

53 Con riferimento al livello di conoscenza acquisito, si possono definire i valori medi dei parametri meccanici ed i fattori di confidenza secondo quanto segue: - il livello di conoscenza LC3 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi, indagini in situ esaustive sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC=1; - il livello di conoscenza LC2 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi ed indagini in situ estese sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC=1.2; - il livello di conoscenza LC1 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi ed indagini in situ limitate sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC=1.35.

54 CIRCOLARE 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l'applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008.

55 Valori di riferimento dei parametri meccanici (minimi e massimi) e peso specifico medio Reference values of mechanical parameters (minimum and maximum) and medium weight Tabella 11.D.1 OPCM 3431/05

56 Coefficienti correttivi dei parametri meccanici da applicarsi in presenza di: malta di caratteristiche buone o ottime; presenza di ricorsi o listature; presenza sistematica di connessioni trasversali; consolidamento con iniezioni di malta; consolidamento con intonaco armato. * * sia ai parametri di resistenza (f m e t 0 ), sia ai moduli elastici (E e G) si applica il coefficiente indicato in tabella ai soli parametri di resistenza (f m e t 0 ), * * * * * Tabella 11.D.2 OPCM 3431/05

57 LA CARATTERIZZAZIONE DEI TERRENI E DELLE FONDAZIONI Terreno e fondazioni Soil and Foundations Limitate indagini sul terreno e le fondazioni in assenza di dati geotecnici e disponibilità di informazioni sulle fondazioni limited investigations on soil and foundations, without geotechnical data and without foundation information Disponibilità di dati geotecnici e sulle strutture fondazionali; limitate indagini sul terreno e fondazioni limited investigations on soil and foundations, with geotechnical data and with foundation information Estese o esaustive indagini sul terreno e le fondazioni extensive investigations on soil and foundations F C4 = 0.06 F C4 = 0.03 F C4 = 0

58 Modelli di valutazione CONFIDENCE FACTORS F C The F C factors should be applied in two different ways depending on the models adopted for the seismic safety assessment Modelli costitutivi Modelli che necessitano delle caratteristiche meccaniche dei materiali. il fattore di confidenza è applicato alle proprietà dei materiali, modificando sia il modulo elastico che la resistenza. Modelli a blocchi rigidi Analisi limite dell equilibrio, catene cinematiche. L edificio suddiviso in macroelementi, consente di valutare la sicurezza mediante l analisi cinematica. Modelli che non necessitano delle caratteristiche,eccaniche dei materiali il fattore di confidenza viene applicato direttamente alla capacità strutturale. riducendo l'accelerazione di collasso corrispondente ai vari stati limite

59 STRUCTURAL MODELS Scala Territoriale LV1 valutazione sismica semplificata The bell Tower of Venezia MODELLI PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA STRUTTURALE Su singola parte, macroelemento, di edificio Su singolo edificio, nel complesso, analisi globale The Uffizi Palace of Firenze

60 MODELLAZIONE STRUTTURALE STRUCTURAL MODELS MODELLI PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA STRUTTURALE MODELS FOR STRUCTURAL SAFETY ASSESSMENT Territorial-scale LV1 simplified seismic evaluation LV1 consente la valutazione dell'accelerazione di collasso per mezzo di modelli semplificati sulla base di un numero limitato di parametri geometrici e meccanici o che utilizzano strumenti qualitativi (esame visivo, caratteristiche costruttive e indagine stratigrafica LV1 allows the evaluation of collapse acceleration by means of simplified models based on a limited number of geometric and mechanical parameters or which utilizes qualitative tools (visual test, construction features, and stratigraphic survey) quantitative Indice di sicurezza sismica Seismic Safety Index Is Fattore di accelerazione fa Acceleration Factor f a T Is T LS R,LS f a,ls a a LS g,ls of particular significance the LS indexes Indice di sicurezza sismica è il rapporto tra il tempo di ritorno dell'azione sismica che porta la costruzione di uno stato limite e il tempo di ritorno del terremoto atteso del sito, corrispondente ad una determinata probabilità di superare il limite nel periodo di riferimento Seismic safety index is the ratio between the return time of the seismic action which brings the building to a limit state and the return time of the expected earthquake of the site, corresponding to a determined probability of exceeding the limit in the reference period. fa< <fa<1.0 1<fa<2 Fattore di accelerazione fa è il rapporto fra l'accelerazione che porta la costruzione di uno stato limite e la prevista accelerazione del sito che corrispondente ad una determinata probabilità di superare il limite nel periodo di riferimento Acceleration Factor fa is the ratio between acceleration which brings the building to a limit state and the expected acceleration of the site which corresponding to a determined probability of exceeding the limit in reference period

61 Questi parametri dovrebbero essere uno strumento utile per la pubblica amministrazione per evidenziare le situazioni più critiche del territorio analizzato e stabilire le priorità per gli interventi futuri. In realtà tale indice devono essere valutati per un numero significativo di edifici della stessa tipologia, con l'obiettivo di elaborare un "ranking comparativa" tra i diversi oggetti, a sostegno della decisione di cui si serve l'intervento. Il livello LV1 non consentono la progettazione di intervento These parameters should be a useful tool for the public administration for highlighting the most critical situations in the analyzed territory and establish priorities for future interventions. In fact such index should be evaluated for a significant number of buildings of the same typology, with the aim of draw up a comparative ranking between the different objects, to support the decision of which one need the intervention. The LV1 level do not allow the design of intervention

62 Territorial-scale LV1 simplified seismic evaluation LV1 consente la valutazione dell'accelerazione di collasso per mezzo di modelli semplificati sulla base di un numero limitato di parametri geometrici e meccanici o che utilizzano strumenti qualitativi (esame visivo, caratteristiche costruttive, e rilievo stratigrafico) LV1 allows the evaluation of collapse acceleration by means of simplified models based on a limited number of geometric and mechanical parameters or which utilizes qualitative tools (visual test, construction features, and stratigraphic survey) Seismic Safety Index Is Acceleration Factor f a T Is T LS R,LS f a,ls a a LS g,ls of particular significance the LS indexes On individual building LV2 Il metodo LV2 deve essere adottato in caso di interventi locali su zone limitate della costruzione, che non altera significativamente il comportamento strutturale The LV2 method has to be adopted in case of local interventions on limited zones of the building which do not significantly alter the established structural behaviour and for which local analysis methods have been suggested On individual building LV3 a LS In any case the collapse acceleration of the whole construction has to be evaluated, and it is possible to use the LV1 tools LV3 deve essere usato quando gli interventi modificare il comportamento strutturale dell'edificio o quando una valutazione accurata della sicurezza costruzione sismica è richiesto. In ogni caso la valutazione deve considerare l'intera costruzione LV3 has to be used when the interventions modify the structural behavior of the building or when an accurate evaluation of the construction seismic safety is required. In any case the assessment has to consider the whole construction l'applicazione generalizzata dei modelli locali utilizzati per il livello LV2 generalized application of the local models used for LV2 level Modello strutturale globale quando è possibile garantire l affidabilità

63 MODELLI PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA: LV1 MODELS FOR SEISMIC SAFETY ASSESSMENT: LV1 LEVEL Building, villas and other structures with bearing walls and intermediate horizontal diaphragms a ULS Se,ULS (T 1) S F0 Se,ULS (T 1) S F0 T T B C T 1 T 1 T C T D LV1: simplified seismic evaluation T Is T SLV R,SLV LV2: evaluation on single macro-elements (collapse local mechanism) LV3: global evaluation of seismic response of the construction for typology f a,slv a a SLV g,slv Churches, and structures with large halls without intermediate horizontal diaphragms Towers, Bell-towers and other tall and slender structures Masonry Bridge, triumphal arches and other arch-structures a a a ULS SLD ULS S S S S F S S F e,uls 0 e,uls 0 T T 1 C i i T T B C v T 1 T 1 v T C T D

64 MODELLI PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA: LV2 MODELS FOR SEISMIC SAFETY ASSESSMENT: LV2 LV2: evaluation on single macro-elements (collapse local mechanism) Limit Analysis Mode1 mechanism Out of plane Local Analysis Numerical model Mode 2 mechanism In plane LV1: simplified seismic evaluation Global Analysis Local Analysis LV3: global evaluation of seismic response of the construction

65 ALCUNI PRESUPPOSTI PER LA SCELTA DEI MODELLI INTERPRETATIVI E DI VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA RISPOSTA LOCALE RISPOSTA GLOBALE

66 COMPORTAMENTO GLOBALE = COMPORTAMENTI LOCALI Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni La verifica complessiva della risposta sismica del manufatto non richiede necessariamente il ricorso ad un modello globale della costruzione, ma è possibile procedere alla scomposizione della struttura in parti (macroelementi), a condizione che venga valutata la ripartizione delle azioni sismiche tra i diversi sistemi strutturali, in ragione delle diverse rigidezze e dei collegamenti tra le stesse; tale ripartizione può essere operata anche in modo approssimato, purché venga garantito l equilibrio nei riguardi della totalità delle azioni orizzontali. 1- individuazione dei macroelementi 2- analisi dei macroelementi 3- analisi dei rapporti costruttivi 4- valutazione del danno

67 MODELLI PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA: LV3 MODELS FOR SEISMIC SAFETY ASSESSMENT: LV3 LEVEL Utilizzo diffuso di LV2, tutti I macroelementi individuati, dei meccanismi di collasso locale LV3: valutazione globale della risposta sismica della costruzione for typology Per tipologia Building, villas and other structures with bearing walls and intermediate horizontal diaphragms Churches, and structures with large halls without intermediate horizontal diaphragms Towers, Bell-towers and other tall and slender structures Masonry Bridge, triumphal arches and other arch-structures