Meccanismi di Danno per le Costruzioni Murarie in Zona Sismica

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Meccanismi di Danno per le Costruzioni Murarie in Zona Sismica"

Rosina Marchese
7 anni fa
Visualizzazioni

Università degli Studi di Messina Facoltà di Ingegneria A.

investita dal sisma, può presentare diversi meccanismi di danno che, convenzionalmente, si

1 Università degli Studi di Messina Facoltà di Ingegneria A.A. 2006/2007 Statica e Sismica delle Costruzioni Murarie Docente: Ing. Alessandro Palmeri Lezione n. 23: Meccanismi di Danno per le Costruzioni Murarie in Zona Sismica Una parete muraria, investita dal sisma, può presentare diversi meccanismi di danno che, convenzionalmente, si suddividono in due categorie fondamentali: Meccanismi di I Modo: Le forze sismiche agiscono ortogonalmente al piano medio della parete. Meccanismi di II Modo: Le forze sismiche agiscono parallelamente al piano medio della parete. 2

2 ESEMPI DI Meccanismi di I Modo Ribaltamento di una porzione di parete, non ammorsata a sufficienza. Meccanismi di II Modo Lesioni a 45 per taglio. 3 L attivazione dei vari meccanismi di collasso è legata alla qualità della muratura e dei collegamenti tra pareti ortogonali. Categorie delle murature nei confronti di azioni ortogonali al piano medio 4

Categorie delle murature nei confronti di

3 Categorie delle murature nei confronti di azioni ortogonali al piano medio Meccanismi di danno innescati dal sisma in una muratura caotica ( A ), ed in una muratura con filari perfettamente regolari ( B ). 5 Categorie delle murature nei confronti di azioni parallele al piano medio 6

4 Durante un evento sismico, comunemente, sono i meccanismi di I modo ad attivarsi per primi e, quindi, gli interventi di miglioramento e/o adeguamento sismico del costruito devono in primo luogo incrementare il coefficiente di sicurezza nei confronti di questo tipo di collasso. Una via di Messina dopo il terremoto del

Una situazione di danno piuttosto frequente è quella del ribaltamento semplice della parete esterna dell'edificio, dovuta all'azione del

Le condizioni di vincolo che rendono possibile questo meccanismo sono l'assenza di connessioni nel martello murario (assenza di

5 Una situazione di danno piuttosto frequente è quella del ribaltamento semplice della parete esterna dell'edificio, dovuta all'azione del sisma, con o senza una spinta statica proveniente da strutture quali volte o tetti spingenti. Le condizioni di vincolo che rendono possibile questo meccanismo sono l'assenza di connessioni nel martello murario (assenza di ammorsamento tra le pareti ortogonali), ed assenza di dispositivi di collegamento come cordoli e/o catene in corrispondenza della tesa ribaltante. Se l'edificio ha subito l'azione di un sisma, questo tipo di meccanismo è facilmente individuabile da una singola lesione verticale presente in corrispondenza dell'incrocio tra la tesa e le pareti ad essa ortogonali. Un altro indizio di ribaltamento avvenuto è lo sfilamento di travi dall'incastro con il muro. 9 10

6 d λn λw N h /2 Posizione del centro di rotazione. Ipotizzare il centro di rotazione C coincidente con lo spigolo esterno del muro significa, implicitamente, assumere una resistenza a compressione infinita. Indicata con σ 0 la resistenza a rottura della muratura, ed ipotizzando una distribuzione triangolare delle pressioni, la distanza del centro di rotazione dallo spigolo esterno si calcola imponendo l equilibrio alla traslazione verticale per un tratto di muro di lunghezza unitaria, =1m: W t C b 3t h /2 1 2 W σ 3t = W + N t = essendo W ed N, rispettivamente, il peso proprio ed il carico verticali relativi ad un tratto di muro di larghezza unitaria. + σ 0 N σ 0 11 d λn λw W t C N h h /2 /2 Calcolo del moltiplicatore di collasso. Il moltiplicatore di collasso λ si può calcolare imponendo l equilibrio alla rotazione rispetto al centro C. Si valutano il momento resistente M R, dovuto alla forza peso W ed al carico verticale N: b M = W t N ( d t) R + 2 ed il momento sollecitante M S, dovuto alla forze di inerzia associate a W ed N: h M = ( λw ) + ( λ N ) h S 2 Dalla condizione di equilibrio limite M R =M S si trova: b 3t λ = ( /2 ) + ( ) W b t N d t W h /2+ N h σ 0 12

7 d λn λw N h /2 h = 3.30; H m L γ=2000.; H kgfêm^3 L = 500.; H kgfêm L d = 0.40; H m L σ0 =.; H kgfêcm^2 L W =γhb; t = 2 W σ0 ; W Hb ê 2 tl + Hd tl λ= ; Whê2 + h W h / σ0= 5 kgfêcmq t C b 3t λ σ0= 10 σ0= σ b@md 13 d λn λw N h /2 h =.; H m L γ=2000.; H kgfêm^3 L = 500.; H kgfêm L d = 0.40; H m L σ0 = 10; H kgfêcm^2 L W =γhb; t = 2 W σ0 ; W Hb ê 2 tl + Hd tl λ= ; Whê2 + h W h / h= 3.00 m t C b 3t λ h= 3.30 h= σ b@md 14

8 15 16

9 17 18

10 19 20

11 21 22

12 23 24

25 L'effetto arco orizzontale in un pannello murario si

praticato all'interno di una parete, e viene chiamato in causa da

La forza viene ripartita in una componente H, ortogonale alle

pareti ed assorbita, ad esempio. da due tiranti.

13 25 L'effetto arco orizzontale in un pannello murario si manifesta, in particolare, in presenza di materiali aventi scarse proprietà a trazione. Il meccanismo resistente è di fatto analogo a quello di un arco praticato all'interno di una parete, e viene chiamato in causa da una azione sismica ortogonale alla parete stessa. La forza viene ripartita in una componente H, ortogonale alle pareti di controvento, ed una forza T, parallela alle stesse pareti ed assorbita, ad esempio. da due tiranti. Dal punto di vista cinematico, la configurazione limite di equilibrio per l'innesco del cinematismo di collasso, corrisponde alla formazione di tre cerniere. 26

La sezione dove si forma la lesione è individuabile attraverso il punto di contatto della curva delle pressioni con i bordi della muratura.

contrasto capaci di fornire una reazione pari ed opposta alla spinta H, allora lo schema isostatico di arco a tre cerniere diventa labile quando queste vengono ad essere

14 La sezione dove si forma la lesione è individuabile attraverso il punto di contatto della curva delle pressioni con i bordi della muratura. Nel caso in cui la muratura sia costituita da una doppia cortina lo spessore efficace si riduce, con conseguente aumento della possibilità che la curva delle pressioni esca dalla muratura. L'evoluzione del meccanismo dipende, oltre che dal tipo di muratura, dalla capacità dei muri laterali di sopportare le spinte H degli archi; se la parete non trova elementi di contrasto capaci di fornire una reazione pari ed opposta alla spinta H, allora lo schema isostatico di arco a tre cerniere diventa labile quando queste vengono ad essere allineate, e si ha il conseguente cinematismo di collasso. Se la parete in esame appartiene ad una cellula interclusa della schiera, allora la spinta H è generalmente assorbita dalle pareti contigue, quindi diventa necessaria un'analisi di tipo tensionale che verifichi la condizione di schiacciamento della parte interna del muro soggetta a forti sollecitazioni di compressione

15 29 30

16 31 32

Nel caso di murature con cantonali correttamente eseguiti, i possibili cinematismi di

attorno a cerniere di tipo orizzontale o verticale.

moltiplicatori) quale sia il cinematismo più probabile.

lettura del quadro fessurativo che fornisce importanti indicazioni sul meccanismo attivato

A questo punto, oltre alla determinazione del coefficiente di collasso, è possibile

17 Nel caso di murature con cantonali correttamente eseguiti, i possibili cinematismi di collasso fuori del piano possono svilupparsi con il coinvolgimento di porzioni più o meno ampie di muratura. Le precedenti sei schematizzazioni illustrano meccanismi di rotazione di porzioni murarie attorno a cerniere di tipo orizzontale o verticale. Per un edificio non danneggiato è difficile prevedere (se non con il calcolo dei diversi moltiplicatori) quale sia il cinematismo più probabile. È però possibile comprendere, anche solo qualitativamente, i possibili punti deboli della configurazione strutturale. Nel caso di strutture anche lievemente danneggiate il procedimento è agevolato dalla lettura del quadro fessurativo che fornisce importanti indicazioni sul meccanismo attivato dal sisma, e sui macroelementi che si sono formati. A questo punto, oltre alla determinazione del coefficiente di collasso, è possibile individuare l'intervento necessario per incidere direttamente sulle cause. 33 Un pannello murario, soggetto a forze sismiche parallele al piano medio, può essere soggetto a meccanismi di II modo È questo il caso, ad esempio, di rotture a taglio, con fessurazione diagonale associata ad un valore elevato delle tensioni principali di trazione (rottura duttile ). 34

18 35 36

19 37 38

20 39 40

21 Interpretazione del danno subito da un edificio attraverso l interpretazione dei cinematismi di piano. 41 Nella pratica, non è facile definire, a priori, quali saranno i meccanismi di danno di II modo che realmente si attiveranno durante un evento sismico. Nelle figure, ad esempio, sono presentati i meccanismi di II modo ipotizzati nel progetto di restauro antisismico di un edificio in muratura a due elevazioni. 42

Documenti analoghi

Esempi applicativi L Aquila, scuola elementare De Amicis

Esempi applicativi L Aquila, scuola elementare De Amicis ogni piano, per le due direzioni principali dell edificio x ed y e rispettivamente per il caso di collasso con forma modale triangolare (eq. 5.14 Direttiva-NTC2008) e nell ipotesi si formino meccanismi