Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale allineate alle nuove Norme tecniche per le costruzioni

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1 Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale allineate alle nuove Norme tecniche per le costruzioni Prof. Ing. Eva Coïsson Verrès, 2 dicembre 2011

2 FORMA / STRUTTURA Negli edifici in muratura non è possibile distinguere tra struttura e forma architettonica: in una colonna, ad esempio, è la stessa materia che svolge la funzione portante ad avere anche valenza estetica. Il consolidamento si deve pertanto confrontare con l istanza storica e con l istanza estetica, oltre che con i problemi tecnici della stabilità.

3 IL PROBLEMA SUL PIANO NORMATIVO: LE COMPETENZE SUI MONUMENTI IN ZONA SISMICA Legge sismica 64 del 1974 Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche : prevede che tutti i progetti riguardanti opere strutturali in zona sismica vengano approvati dagli uffici locali del Genio Civile e che il M. LL.PP. emani ed aggiorni le Norme Tecniche. Edifici di speciale importanza artistica: chi decide? Art. 16 Per l esecuzione di qualsiasi lavoro di riparazione in edifici o manufatti di carattere monumentale o aventi comunque interesse archeologico, storico o artistico, siano esse pubblici o di privata proprietà, restano ferme le disposizioni vigenti in materia

4 La prassi di approvazione da parte del Genio Civile dei progetti sulla sicurezza strutturale nasce in Italia con la legge 1089/1971 (per le nuove strutture in cemento armato e in acciaio) e con la legge 64/1974 (per tutti gli edifici in zone sismiche), entrambe predisposte dal Ministero dei Lavori Pubblici. In questa seconda legge, l art.16 (come visto) cerca di disciplinare le competenze relative ai beni tutelati, ma il testo è particolarmente fumoso. Nei primi tempi l articolo è stato per lo più interpretato nel senso ragionevole che gli edifici tutelati fossero esentati dall approvazione degli uffici del Genio, in quanto già tutelati dalle Soprintendenze (1939) ma in seguito è prevalsa l interpretazione della necessità di una duplice approvazione. Come se fosse possibile separare la tutela degli aspetti visivi (affidata alle Soprintendenze) da quella relativa alla materia demandata alla stabilità (affidata al Genio): frequenti posizioni contraddittorie.

5 D.L. 22 gennaio 2004, n 42 Codice dei Beni Culturali e del Paesaggio Gli interventi di miglioramento strutturale fanno parte del restauro e quindi rientrano tra quelli di competenza del Ministero BB. CC: Art le funzioni [di tutela] sono attribuite al Ministero per i beni e le attività culturali Art Nel caso di beni immobili situati nelle zone dichiarate a rischio sismico in base alla normativa vigente, il restauro comprende l intervento di miglioramento strutturale. 5. Il Ministero definisce, anche con il concorso delle regioni e con la collaborazione delle università e degli istituti di ricerca competenti, linee di indirizzo, norme tecniche, criteri e modelli di intervento in materia di conservazione dei beni culturali.

6 Nata come Linee Guida per la protezione dei beni culturali, in ottemperanza a quanto previsto dall Ordinanza, la norma è diventata Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri 12 ottobre 2007 (G.U. 29 gennaio 2008) Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni per poi essere recentemente armonizzata alle NTC Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri 09 febbraio 2011 (Supplemento Ordinario n. 54 della G.U. 47 del 26/02/2011) Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti del 14 gennaio Finalmente una norma ufficiale da MBBCC e MLLPP insieme!

7 - Finalità e criteri: conoscenza, valutazione, progetto La presente Direttiva è stata redatta con l intento di specificare un PERCORSO DI CONOSCENZA, VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA E PROGETTO DEGLI EVENTUALI INTERVENTI [tenendo conto di] esigenze e peculiarità del patrimonio culturale; la finalità è FORMULARE IL GIUDIZIO FINALE SULLA SICUREZZA E SULLA CONSERVAZIONE garantite dall intervento di miglioramento sismico. [ ]. giudizio

8 LA STRUTTURA LOGICA DEL PERCORSO CAP. 2. REQUISITI DI SICUREZZA SUGGERITI STATI LIMITE DI RIFERIMENTO PER I BENI CULTURALI LIVELLI DI PROTEZIONE SISMICA SUGGERITI CAP. 3. DEFINIZIONE PIÙ ACCURATA AZIONE SISMICA NON COGENTE LIVELLO DI RISCHIO CAP. 4. PERCORSO DI CONOSCENZA DEL MANUFATTO MONITORAGGIO DEI BENI CULTURALI (ALLEGATO A) CAP. 5. MODELLAZIONE COSTRUZIONI STORICHE IN MURATURA LIVELLI DI VALUTAZIONE (LV) CAP. 6. CRITERI PER MIGLIORAMENTO SISMICO TECNICHE DI INTERVENTO CAP. 7. SCHEDE MONITORAGGIO ANALISI STRUTTURALE MODELLO VALUTAZIONE CHIESE (ALLEGATO A) (ALLEGATO B) (ALLEGATO C)

9 MIGLIORAMENTO / ADEGUAMENTO Per i beni tutelati è in ogni caso necessario attenersi ad interventi di MIGLIORAMENTO, cioè opere che facciano conseguire all edificio un MAGGIOR GRADO DI SICUREZZA rispetto alle azioni sismiche, con un livello di protezione sismica NON NECESSARIAMENTE UGUALE a quello per le nuove costruzioni. Per i beni tutelati È IN OGNI CASO NECESSARIO ATTENERSI AD INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO, A RIPARAZIONI O AD INTERVENTI LOCALI [cioè] far conseguire all edificio un maggior grado di sicurezza rispetto alle azioni con un LIVELLO DI PROTEZIONE SISMICA NON NECESSARIAMENTE UGUALE A QUELLO PREVISTO PER LE NUOVE COSTRUZIONI [art. 2.2.]. Nel caso della progettazione di un intervento di miglioramento sismico, assunto che IN NESSUN CASO È OBBLIGATORIO PROCEDERE AD UN ADEGUAMENTO AI LIVELLI DI SICUREZZA SISMICA PREVISTI PER LE NUOVE COSTRUZIONI [...] [art. 7.4.]. [ ] per i beni culturali tutelati È POSSIBILE DEROGARE RISPETTO ALL ADEGUAMENTO [ ] [art. 2.2.];

10 SICUREZZA CONSERVAZIONE [art. 2.2.]; Spesso è opportuno accettare un livello di rischio sismico più elevato rispetto a quello delle strutture ordinarie, piuttosto che intervenire in modo contrario ai criteri di conservazione del patrimonio culturale Nel caso della progettazione di un intervento di miglioramento sismico, [...] il valore dell indice di sicurezza sismica NON deve essere inteso come parametro per una verifica COGENTE, ma come un importante elemento quantitativo da portare in conto, insieme ad altri, in un giudizio qualitativo complessivo, che consideri le esigenze di conservazione, la volontà di preservare il manufatto dai danni sismici ed i requisiti di sicurezza, in relazione alla fruizione ed alla funzione svolta [art. 7.4.].

11 RESPONSABILITA' [art. 2.2.]; L obiettivo è evitare opere superflue, favorendo il criterio del minimo intervento [ ] La valutazione delle accelerazioni corrispondenti al raggiungimento degli stati limite ed il successivo confronto con l accelerazione attesa nel sito consente di giudicare se l intervento progetto è efficace e di fornire una misura del livello di sicurezza sismica del manufatto a valle dell intervento. Dal punto di vista operativo quindi: Valutazione dell INDICE DI SICUREZZA SISMICA nella SITUAZIONE ATTUALE (vulnerabilità, considerazioni qualitative); Valutazione dell INDICE DI SICUREZZA DOPO L INTERVENTO (considerazioni su conservazione, fruizione, funzione); [art. 2.2.]; Il problema di conciliare sicurezza e conservazione assume importanti implicazioni in termini di RESPONSABILITÀ dei diversi soggetti coinvolti [Soprintendenze]. Il committente deve essere consapevole dell indice di sicurezza sismica raggiunto dal manufatto a seguito dell intervento progettato.

12 SPECIFICITA' DEI MONUMENTI: perché i numeri non sono tutto Procedure di verifica: non esiste un percorso univoco? Esistono oggettive difficoltà a definire procedure di verifica dei requisiti di sicurezza [per] la loro varietà tipologica e singolarità specifica [che] non consentono di indicare una strategia univoca ed affidabile di modellazione e analisi [art. 2.2.]. Comportamento strutturale: quale modello e quali parametri? Spesso si ha un incertezza nel modello di comportamento e nei parametri di tale modello. [art. 2.2.]. Non sempre si possono applicare ai beni culturali tutelati le prescrizioni di modellazione e verifica indicate per gli edifici ordinari, [ ] [art. 2.2.]. il modello meccanico, pur se sviluppato con i più accurati strumenti di analisi, è comunque inadeguato a descrivere in modo attendibile la complessità di comportamento della costruzione storica: [ ] l indice di sicurezza sismica può essere pienamente soddisfacente a fronte di valutazioni qualitative del comportamento strutturale, basate sull osservazione della costruzione e sull analisi storica [art. 2.2.]. Interventi: quantificazione dell efficacia e della conservazione Non è sempre possibile quantificarne con precisione la reale efficacia ed è impossibile portare in conto, attraverso un procedimento esclusivamente quantitativo, 12 le esigenze di conservazione

13 QUALI STATI LIMITE? SLV (Stato Limite di salvaguardia della Vita) INCOLUMITÀ DELLE PERSONE CONSERVAZIONE DEL MANUFATTO SLD (stato limite di danno) PERDITA DI AGIBILITÀ E FUNZIONALITÀ DEL MANUFATTO SLA (stato limite di danno ai beni artistici) DANNI AGLI APPARATI DECORATIVI, ANCHE SENZA DANNO STRUTTURALE

14 TUTTI I PASSI PER LA VALUTAZIONE Come procede la VALUTAZIONE DELL INTERVENTO? Determinazione dell AZIONE SISMICA di riferimento per il sito; Definizione di un LIVELLO DI PROTEZIONE SISMICA; Determinazione del FATTORE DI CONFIDENZA; Scelta di MODELLI MECCANICI e METODI di ANALISI; Valutazione del rapporto tra INDICE DI SICUREZZA e LIVELLO DI PROTEZIONE; Giudizio sull INTERVENTO

15 IL PERCORSO DELLA CONOSCENZA IDENTIFICAZIONE l identificazione della costruzione, la sua localizzazione in relazione a particolari aree a rischio, ed il rapporto della stessa con il contesto urbano circostante; l analisi consiste in un primo rilievo schematico del manufatto e nell identificazione di eventuali elementi di pregio (apparati decorativi fissi, beni artistici mobili) che possono condizionare il livello di rischio;

16 IL PERCORSO DELLA CONOSCENZA RILIEVO il rilievo geometrico della costruzione nello stato attuale, inteso come completa descrizione stereometrica della fabbrica, compresi gli eventuali fenomeni fessurativi e deformativi;

17 IL PERCORSO DELLA CONOSCENZA EVOLUZIONE l individuazione della evoluzione della fabbrica, intesa come sequenza delle fasi di trasformazione edilizia, dall ipotetica configurazione originaria all attuale;

18 IL PERCORSO DELLA CONOSCENZA ORGANISMO RESISTENTE l individuazione degli elementi costituenti l organismo resistente, nell accezione materica e costruttiva, con una particolare attenzione rivolta alle tecniche di realizzazione, ai dettagli costruttivi ed alla connessioni tra gli elementi;

19 IL PERCORSO DELLA CONOSCENZA MATERIALI l identificazione dei materiali, del loro stato di degrado, delle loro proprietà meccaniche;

20 IL PERCORSO DELLA CONOSCENZA TERRENO la conoscenza del sottosuolo e delle strutture di fondazione, con riferimento anche alle variazioni avvenute nel tempo ed ai relativi dissesti

21 1. IDENTIFICAZIONE DELLA COSTRUZIONE [art ] Il primo passo della conoscenza consiste nella corretta e completa identificazione dell organismo e nella sua localizzazione sul territorio, al fine di individuare la sensibilità della fabbrica nei riguardi dei diversi rischi ed in particolare di quello sismico. [art ]; individuazione di possibili zone di sacrificio [per] indagini distruttive [ed] interventi di rinforzo [art ]; [ ] analisi del rapporto del manufatto con l intorno [ ] analisi dei prospetti visibili e articolazione plano-altimetrica

22 2. CARATTERIZZAZIONE FUNZIONALE DELL EDIFICIO E DEI SUOI SPAZI [art ] la conoscenza dell edificio non può prescindere dall analisi, anche storica, dell evoluzione funzionale dell edificio [ ] per capire le ragioni delle modifiche strutturali e geometriche intervenute nel tempo, per motivare eventuali segni o notizie di dissesti, per progettare possibili utilizzazioni future compatibili

23 3. RILIEVO GEOMETRICO: GLI ELEMENTI COSTITUTIVI - Rilievo geometrico e strutturale (non solo architettonico) art. 2.5 Per la valutazione della sicurezza sismica ed il progetto degli interventi di miglioramento dei beni culturali tutelati è opportuno [ ] conseguire un accurata conoscenza della struttura, che consenta di individuare le caratteristiche degli elementi che determinano il comportamento strutturale - Geometria dell edificio e rapporti con strutture in aderenza art il rilievo dovrà essere riferito sia alla geometria complessiva dell organismo che a quella degli elementi costruttivi, comprendendo i rapporti con gli eventuali edifici in aderenza

24 COSA SI DEVE INDICARE NEL RILIEVO? Per rendere un rilievo adatto alla conoscenza completa dell edificio si devono rilevare ed indicare quindi, per ogni livello: Spessore e profilo delle VOLTE; Presenza di tiranti e di altri tipi di consolidamento; Tipologia e caratterizzazione di SOLAI; Tipologia e caratterizzazione delle COPERTURE; Tipologia e caratterizzazione delle SCALE; Presenza e localizzazione di CANNE FUMARIE; Tipologia e geometria delle FONDAZIONI; Tipologia delle FINITURE

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31 3.RILIEVO GEOMETRICO: IDENTIFICAZIONE DELLO SCHEMA STRUTTURALE RESISTENTE [art ] il rilievo geometrico serve a definire la geometria del modello da utilizzare nell analisi sismica, i suoi vincoli e i carichi agenti [quindi] è opportuno verificare che tutte le informazioni necessarie siano state rilevate. [ ] dovranno essere rilevati i punti significativi per un modello di calcolo, quali imposte degli orizzontamenti e dei sistemi archi voltati, entità di appoggio degli stessi sulle murature d ambito [ ] dovranno essere compiutamente determinabili le masse degli elementi e i carichi. Per passare dalla realtà al modello bisogna conoscere: Vincoli Carichi agenti Imposte orizzontamenti Imposte sistemi archivoltati Masse elementi strutturali 31

32 3. RILIEVO GEOMETRICO: IDENTIFICAZIONE E RAPPRESENTAZIONE DEL QUADRO FESSURATIVO - Rilievo delle lesioni (per rintracciarne le cause) [art ] Dovrà essere rilevato e rappresentato l eventuale quadro fessurativo, in modo tale da consentire l individuazione delle cause e delle possibili evoluzioni delle problematiche strutturali dell organismo. Le lesioni saranno classificate secondo la loro geometria (estensione, ampiezza) ed il loro cinematismo (distacco, rotazione, scorrimento, spostamento fuori dal piano) Si dovranno rilevare: Geometria e dimensioni delle lesioni Cinematismo associato Evoluzione fessurativa nel tempo (monitoraggio storico)

33 RILIEVO CRITICO 33

34 3. RILIEVO GEOMETRICO: IDENTIFICAZIONE E RAPPRESENTAZIONE DELLE DEFORMAZIONI - Rilievo delle lesioni (per rintracciarne le cause) [art.4.1.4] le deformazioni andranno classificate secondo la loro natura (evidenti fuori piombo, abbassamenti, rigonfiamenti, spanciamenti, depressioni nelle volte, ecc). Si dovranno rilevare: Fuori piombo delle pareti Rigonfiamenti spanciamenti e Abbassamenti in solai e coperture Modifica delle geometrie di archi e volte

35 3. RILIEVO GEOMETRICO: IDENTIFICAZIONE E INDICAZIONE DEI MECCANISMI DI DANNO/COLLASSO - Risalire dai sintomi alla malattia [art ] le deformazioni [andranno] associate, se possibile, ai rispettivi meccanismi di danno [art. 2.5] per la valutazione della sicurezza sismica ed il progetto degli interventi [ ] è opportuno adottare uno o più modelli meccanici della struttura o delle sue parti (macroelementi) in grado di descriverne la risposta 35

36 4. ANALISI STORICA DEGLI EVENTI E DEGLI INTERVENTI SUBITI Attraverso la lettura critica dei documenti e del monumento stesso, si devono identificare: - Fasi costruttive e modifiche [art ] ai fini di una corretta individuazione del sistema resistente e del suo stato di sollecitazione è importante la ricostruzione dell intera storia costruttiva del bene culturale tutelato, ossia del processo di costruzione e delle successive modificazioni nel tempo del manufatto. In particolare andrà evidenziata la successione realizzativa delle diverse porzioni di fabbrica [ ] (corpi aggiunti, sopraelevazioni, sostituzioni di orizzontamenti ecc.).

37 GLI EVENTI SISMICI PASSATI - Eventi traumatici subiti (consultazione catalogo sismico, documenti) [art p. 18] La consultazione dei [..] cataloghi sismici e il reperimento di documenti d archivio [ ] costituisce una base di riferimento fondamentale. In alcuni casi puo essere opportuno tenere presente la storia sismica di sito nel giudizio finale di valutazione della sicurezza sismica, considerando che l intensità risentita contiene già al suo interno gli effetti locali. AZIONE SISMICA CEDIMEN TO DEL TERRENO LINEA DI RICOSTRUZIONE

38 - I meccanismi di collasso passati 38

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40 MONITORAGGIO STORICO - Evoluzione dei dissesti (monitoraggio storico) [art ] La storia di un edificio può anche essere utilizzata come uno degli strumenti di controllo e verifica della risposta dell edificio.

41 NOR SU D D OVE EST ST s a c r e s t i a d u o m o 200 d u o m o 6 ricostruzione andamento storico e previsione futura gradi di inclinazione MONITORAGGIO STORICO anni

42 MONITORAGGIO STORICO

43 5. IL RILIEVO MATERICO COSTRUTTIVO E LO STATO DI CONSERVAZIONE - Rilievo dei materiali per la determinazione della struttura E' necessario conoscere non solo la geometria, ma anche la composizione materica dell'oggetto che si sta valutando. In particolare si deve valutare della qualità muraria, attraverso l'individuazione di: forma, tipologia e dimensione degli elementi; riconoscimento di una disposizione regolare e pressoché orizzontale dei corsi (o, in alternativa, la presenza di listature a passo regolare); la buona tessitura, ottenuta tramite l ingranamento degli elementi (numero ed estensione dei contatti, presenza di scaglie) ed il regolare sfalsamento dei giunti; la natura delle malte ed il loro stato di conservazione.

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45 5. IL RILIEVO MATERICO COSTRUTTIVO E LO STATO DI CONSERVAZIONE Dettagli costruttivi e caratteristiche dei collegamenti, attraverso l'individuazione di: tipologia della muratura (in mattoni, in pietra squadrata, sbozzata, a spacco, ciottoli - o mista; a paramento unico, a due o più paramenti) e caratteristiche costruttive (tessitura regolare o irregolare; con o senza collegamenti trasversali, ecc..); qualità del collegamento tra pareti verticali (ammorsamento nei cantonali e nei martelli, catene, ecc.); qualità del collegamento tra orizzontamenti (solai, volte e coperture) e pareti, con rilievo dell eventuale presenza di cordoli di piano o di altri dispositivi di collegamento (catene, ecc.); elementi di discontinuità determinati da cavedi, canne fumarie etc. tipologia degli orizzontamenti (solai, volte, coperture), con particolare riferimento alla loro rigidezza nel piano; tipologia ed efficienza degli architravi al di sopra delle aperture; presenza di elementi strutturalmente efficienti atti ad equilibrare le spinte eventualmente presenti; presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità..)

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47 6. LA CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI - La caratterizzazione meccanica dei materiali L'importanza del rilievo visivo e della regola dell'arte: Il rilievo visivo ed alcune indagini possono consentire di giungere ad una buona conoscenza e ad un giudizio sulla qualità dei materiali e del loro degrado (punto 4.1.5) Prove non distruttive indirette forniscono solo dati qualitativi: Tecniche diagnostiche non distruttive di tipo indiretto, quali prove soniche ed ultrasoniche, consentono di valutare l omogeneità dei parametri meccanici nelle diverse parti della costruzione, ma non forniscono stime quantitative attendibili dei loro valori [ ] Le calibrazioni di prove non distruttive con prove distruttive possono essere utilizzate per ridurre l invasività delle indagini di qualificazione.

48 6. LA CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI - La caratterizzazione meccanica dei materiali Limitare le prove distruttive E evidente che, dato il carattere distruttivo delle succitate prove, esse andranno impiegate solo se ben motivate e giustificate non solo dall uso dei relativi risultati nella modellazione della struttura, ma anche dal fatto di essere discriminanti nei confronti della valutazione o della scelta dell intervento Possibilità di derogare a prove meccaniche sui materiali a favore della conservazione (creazione archivi): L identificazione delle caratteristiche meccaniche potrà anche essere ottenuta per analogia con murature simili[ ] A tale scopo è auspicabile che gli enti territoriali e di tutela e controllo istituiscano archivi permanenti

49 7. ASPETTI GEOTECNICI L accertamento del tipo e della consistenza del sistema di fondazione, unitamente alla caratterizzazione geotecnica del terreno compreso nel volume significativo di sottosuolo, costituiscono elementi necessari alla valutazione dell azione sismica e dei suoi effetti sulla costruzione. Studiare la documentazione disponibile Predisporre un piano di indagini Preferire controlli non distruttivi Attenzione ai substrati archeologici Caratterizzazione del terreno Stabilità dei pendii

50 8. MONITORAGGIO Il controllo periodico della costruzione rappresenta il principale strumento per una consapevole conservazione, in quanto consente di programmare la manutenzione ed attuare in tempo, quando realmente necessari, gli interventi di riparazione, in caso di danno strutturale, e di consolidamento, finalizzato alla prevenzione. Il progetto di monitoraggio richiede una preliminare interpretazione del meccanismo di dissesto, che può spesso essere eseguita grazie alla meccanica dell equilibrio delle murature considerate come corpo rigido; ciò permette di individuare una serie di punti notevoli da controllare. In alcuni casi, quando l eventuale dissesto è ben compreso e possono essere definite soglie di sicurezza, il monitoraggio può rappresentare un alternativa all intervento, a vantaggio della conservazione.

51 8. MONITORAGGIO

52 DALLA CONOSCENZA ALLA CONFIDENZA

53 QUANDO LA CONOSCENZA DIVENTA NUMERO Il fattore di confidenza Fc si applica in modo diverso a seconda dei modelli utilizzati. Modelli che considerano la DEFORMABILITÀ e la RESISTENZA dei materiali e degli elementi strutturali; Modelli che considerano l EQUILIBRIO LIMITE dei diversi elementi della costruzione, pensando il materiale rigido (CINEMATISMI). Rd = Rm / Fc γm

54 QUANDO LA CONOSCENZA DIVENTA NUMERO - Qualora siano effettuate indagini sulle proprietà meccaniche della muratura, per il fattore parziale di confidenza FC3 potrà essere assunto un valore più basso di 0.12 solo se la resistenza a compressione della muratura è considerata nel modello di valutazione - Nel caso di presenza di diversi materiali strutturali il livello di approfondimento ed il conseguente fattore di confidenza F potranno essere riferiti al materiale o ai materiali maggiormente influenti sulla determinazione dell indice di sicurezza. C3 - Nel caso in cui l analisi sismica sia basata sulla valutazione distinta di diversi meccanismi locali potranno essere utilizzati livelli di conoscenza e fattori parziali di confidenza relativi a ciascuna porzione modellata. - Nel caso di valutazioni a carattere locale quando le informazioni sul terreno e le fondazioni non hanno alcuna relazione sullo specifico meccanismo di collasso, il fattore di confidenza parziale F può essere assunto pari a 0 C4

55 VALUTAZIONE: LOCALE O GLOBALE? F=cW F = forza sismica c = coefficiente W = masse Rotture per rotazione delle pareti fuori del proprio piano: meccanismi di collasso del primo modo. Rotture a taglio per fratture nel piano del muro: meccanismi di collasso del secondo modo

56 VALUTAZIONE: LOCALE O GLOBALE? Nelle costruzioni esistenti in muratura, soggette ad azione sismica, si possono manifestare due tipi di meccanismi. MECCANISMI LOCALI: singoli pannelli murari, per scarsa efficienza o assenza collegamenti; MECCANISMI GLOBALI Per i MECCANISMI LOCALI si fa ricorso a metodi dell ANALISI LIMITE DELL EQUILIBRIO (resistenza a compressione, tessitura, qualità delle connessioni, presenza di catene) considerando o la capacità di resistenza della struttura o la sua capacità di spostamento. Per un ANALISI SISMICA GLOBALE si deve considerare l intera costruzione, con particolare attenzione alla rigidezza dei solai, alla loro resistenza e all efficacia dei collegamenti.

57 Per questo i livelli di valutazione della sicurezza sono diversi: LV1) a scala territoriale su tutti i beni tutelati; PRIMA QUANTIFICAZIONE DEL RISCHIO. MECCANISMI SEMPLIFICATI. DA ANALISI QUALITATIVA A PARAMETRO QUANTITATIVO LV2) in presenza di interventi locali sul manufatto; ANALISI MECCANISMI LOCALI DI COLLASSO LV3) interventi che modifichino il funzionamento strutturale. VERIFICA GLOBALE STABILITÀ

58 UNA SCALA DI PRIORITÀ IL livello LV1 consente una valutazione dell accelerazione di collasso attraverso METODI SEMPLIFICATI, che utilizzano un numero limitato di parametri geometrici e meccanici con STRUMENTI QUALITATIVI. LV1. ANALISI QUALITATIVA VALUTAZIONE CON MODELLI MECCANICI SEMPLIFICATI L analisi si può riferire a modelli semplificati che siano in grado di stimare l accelerazione al suolo corrispondente al raggiungimento dello Stato limite. L interpretazione qualitativa del funzionamento sismico viene in genere basata su una lettura per macroelementi, ovvero individuando parti architettoniche caratterizzate da un comportamento in una certa misura autonomo rispetto al resto della costruzione. Su ciascun macroelemento possono essere individuati uno o più possibili meccanismi di collasso. Il risultato di questa valutazione viene espresso in forma linguistica, attraverso un livello di vulnerabilità basso, medio o alto [art ]

59 INTERVENTI PARZIALI IL livello LV2 si applica quando siano previsti interventi di restauro che interessano singole parti della costruzione. LV2. VALUTAZIONE SU SINGOLI MACROELEMENTI MECCANISMI LOCALI DI COLLASSO La valutazione della sicurezza sismica si puo eseguire facendo riferimento a modelli LOCALI, riferiti a PORZIONI STRUTTURALMENTE AUTONOME della costruzione (MACROELEMENTI). I modelli interpretativi sono definiti nell allegato B (non lineari, analisi limite). [art ]; Nella definizione dei macroelementi e dei meccanismi di collasso [ ] è necessario considerare l eventuale presenza di stati di danneggiamento pregressi (specie se di origine sismica) e le conoscenze sul comportamento di strutture simili (rilievo sistematico dei danni post-terremoto).

60 VALUTAZIONE GLOBALE IL livello LV3 considera la sicurezza sismica della costruzione nel suo complesso e deve essere adottato nella progettazione di interventi che modifichino il funzionamento accertato della costruzione (comunque, se edificio strategico). LV3. VALUTAZIONE COMPLESSIVA DELLA RISPOSTA SISMICA La valutazione della sicurezza sismica si puo eseguire facendo riferimento a modelli LOCALI, come nel caso LV2, ma sistematicamente, su ogni elemento della costruzione. [art ]; 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 in parti della struttura (macroelementi) a condizione che venga valutata la ripartizione delle azioni sismiche tra i diversi sistemi strutturali, in funzione delle diverse rigidezze e dei collegamenti tra le stesse.

61 INDICAZIONI PER L' ANALISI SISMICA Valutare il rispetto della regola dell'arte nella costruzione Va privilegiato l utilizzo di analisi ai meccanismi locali rispetto a quelli globali I meccanismi identificati nella fase di analisi devono essere utilizzati e analizzati nella fase di modellazione Nel modello devono essere considerate: i. Fasi costruttive ii. Parti aggiunte, sconnessioni Non si siano adottate analisi ad elementi finiti lineari elastiche, se non per ottenere valutazioni preliminari e qualitative.

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68 IL RECUPERO DELL'EMPIRISMO

69 IL RECUPERO DELL'EMPIRISMO XVII SECOLO XXI SECOLO

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71 AL TERMINE DELL ANALISI Al termine dell analisi globale dell edificio, confrontando i valori ottenuti nei diversi macroelementi in cui si è scomposta la valutazione LV3: Se il margine di miglioramento è modesto rispetto all impatto dell intervento sulla conservazione del bene; Se alcuni macroelementi forniscono una sicurezza decisamente superiore rispetto ad altri. si può evidenziare l inutilità di alcuni interventi.

72 OBIETTIVI DELL INTERVENTO Sempre validi anche per il consolidamento i principi base del restauro Conservare sia la materia che il comportamento strutturale accertato (se non è carente) Limitare l'estensione degli interventi Alterare il meno possibile l'originale distribuzione delle rigidezze negli elementi Anche le deformazioni sono testimonianza del passato Non inserire impianti negli elementi strutturali Valutare l'interferenza degli interventi con gli apparati decorativi Evitare sostituzioni e ricostruzioni [art. 6.1] Il progetto di ogni intervento deve comprendere un accurata descrizione delle fasi esecutive; nel corso dei lavori dovrà essere prodotta una documentazione delle opere effettivamente eseguite, che diventerà parte integrante della relazione finale. Tutte le attività di controllo e monitoraggio dovranno essere documentate e conservate come parte della storia della costruzione. 72

73 STRATEGIE D INTERVENTO Rinforzo di elementi resistenti (in parte o tutti) aumento resistenza Inserimento di nuovi elementi compatibili Inserimento di protezioni passive (strutture dissipative o controventi) Riduzione delle masse Limitazione o cambiamento di destinazioni d'uso Si preferisce quindi abbassare il livello di protezione piuttosto che intervenire troppo pesantemente spesso è opportuno accettare un livello di rischio sismico più elevato rispetto a quello delle strutture ordinarie, piuttosto che intervenire in modo contrario ai criteri di conservazione del patrimonio culturale [art pag. 9]. Delocalizzazione e diminuzione del carico piuttosto che intervento invasivo: [per] manufatti tutelati in cui vengono svolte funzioni strategiche o rilevanti (ospedali, scuole, caserme, ecc. [ ] si ritiene che al di sopra di un certo livello di rischio, possa essere presa seriamente in conto la possibilità di de localizzare le funzioni rilevanti e/o strategiche [art pag. 10, punto b)].

74 VALUTAZIONE DELL INTERVENTO Estensione Comportamento statico Invasività e reversibilità Stato di coazione fornito Integrità architettonica Durabilità e compatibilità materiale Costo se l indice di sicurezza raggiungibile è inferiore a quello auspicabile, ovvero sarebbero necessari interventi troppo invasivi, il progettista deve giustificare l intervento ricorrendo anche a valutazioni qualitative, che dovranno essere esposte in una relazione esplicativa delle scelte fatte, ad integrazione della relazione di calcolo [art. 2.2.] [art ] [Devono essere predisposte] indagini a posteriori per certificare l intervento. Opere provvisionali [possono essere] anche una soluzione definitiva. Le indicazioni [date sono solo] una possibile soluzione [ ] a seguito di una valutazione della sicurezza sismica. [Non si escludono altre] soluzioni che il professionista individui come adeguate. In ogni caso nessun intervento può essere considerato a priori non strutturale o privo di effetti sul comportamento strutturale.

75 OPERAZIONI TECNICHE D INTERVENTO Interventi volti a ridurre le carenze dei collegamenti Interventi volti a ridurre le spinte di archi e volte ed al loro consolidamento Interventi volti a ridurre l'eccessiva deformabilità dei solai ed al loro consolidamento Interventi in copertura Interventi volti ad incrementare la resistenza degli elementi murari Pilastri e colonne Interventi su elementi non strutturali Interventi in fondazione Intervento come compromesso tra sicurezza e conservazione: il committente deve essere consapevole dell indice di sicurezza sismica raggiunto dal manufatto a seguito dell intervento progettato e della sua compatibilità con le funzioni svolte [art pag. 10].

76 SE L EDIFICIO è ANCHE STRATEGICO? [...] La deroga all adeguamento ha delle conseguenze sul livello di rischio degli occupanti e sulla operatività delle funzioni svolte in emergenza sismica. Poichè la salvaguardia del manufatto non può incidere sulla operatività delle funzioni strategiche o sulle conseguenze di un eventuale collasso, si ritiene che AL DI SOPRA DI UN CERTO LIVELLO DI RISCHIO, possa essere presa seriamente in conto la possibilità di DELOCALIZZARE LE FUNZIONI rilevanti e/o strategiche. [art. 2.2.]

77 Importanza fondamentale del percorso di conoscenza da effettuare sugli edifici storici (studi storici e contatto diretto). Rapporto biunivoco stretto tra edificio e modello: dalla conoscenza dell'edificio si definisce il modello, i risultati del modello devono essere confrontati con l'evidenza sperimentale. Rivalutazione del ruolo del tecnico: non più solo calcolatore, ma valutatore, portatore di esperienza, carico di responsabilità.

78 GRAZIE PER L'ATTENZIONE