DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE RELAZIONE DI FINE TIROCINIO

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1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE Corso di laurea in Ingegneria Civile per la protezione dei Rischi Naturali RELAZIONE DI FINE TIROCINIO Sopralluogo nel comune di Amatrice e nell area circostante ed elaborazione di una scheda per il rilievo e la valutazione delle murature. Studente: Edoardo D Agostino Tutor Universitario: Prof. Gianmarco De Felice 1

2 Indice Sommario 1. INTRODUZIONE INQUADRAMENTO DELL AREA TERREMOTO DEL SCHEDA DI VALUTAZIONE DELLA MURATURA CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLE TESSITURE OSSERVAZIONI SULLA TECNICA MURARIA ELABORAZIONE DELLE SCHEDE

3 1. Introduzione Nel presente capitolo viene riportato il rilievo e la classificazione tipologica delle murature della zona del centro Italia colpita dal terremoto del e del Lo studio interessa nello specifico il comune di Amatrice e molte delle frazioni circostanti, zone che hanno subito i danni più ingenti sia dal punto di vista strutturale che da quello della perdita di vite umane. A seguito del rilievo sono stati descritti i meccanismi di rottura attivati nelle varie tipologie costruttive. 1.1 Inquadramento dell area L area è formata da un altopiano di altitudine compresa fra i 900 e 1000 m slm che contiene all interno di una conca Amatrice ed è circondato da rilievi che sul lato orientale superano i 2400 m, in corrispondenza della dorsale principale dei Monti della Laga, e sul lato nord-occidentale salgono fino a circa 1600 m. La catena della Laga, a differenza degli altri gruppi appenninici, non è formata da calcari, ma da rocce poco permeabili quali arenarie e marne che limitano l infiltrazione dell acqua nel sottosuolo e garantiscono l esistenza di un gran numero di sorgenti perenni sulle cime, di corsi d acqua e di cascate nella fascia di altezza fra i 1300 e i 1600 m, assicurando un territorio ricco d acqua durante tutto l anno. Queste rocce forniscono il materiale principale per la costruzione, costituito appunto nelle zone più alte da pietrame di pezzatura anche notevole, e nelle zone più basse da pietre tondeggianti provenienti dai corsi d acqua. A partire da Amatrice, lo studio va ad indagare edifici appartenenti a frazioni limitrofe, come quella di Retrosi, Castelluccio, Savelli, Saletta, Cordillo Vecchio, Casciello e Fonte del campo, di piccole dimensioni e costituite per la maggior parte da poche case raggruppate. 1.2 Terremoto del Il terremoto del -2017, denominato dall INGV sequenza sismica Amatrice-Norcia-Visso ha avuto inizio ad agosto con epicentri sparsi in tutta l area. La prima scossa si è verificata il 24 agosto di magnitudo momento di 6.0 con epicentro situato nel comune di Accumuli (RI) e ipocentro alla profondità di 8 km. Due potenti repliche sono avvenute il 26 ottobre la prima di magnitudo momento 5.4 con epicentro nel comune di Castelsantangelo sul Nera (MC) seguita da una ancora più forte di magnitudo momento 5.9 con epicentro nel comune di Ussita (MC). La scossa più forte si è verificata il 30 ottobre, con una magnitudo momento 6.5 con epicentro in provincia di Perugia nei comuni di Norcia, Preci e Castelsantangelo sul Nera. 3

4 Data 24 agosto 24 agosto 24 agosto 24 agosto 26 agosto 26 ottobre 26 ottobre 26 ottobre 30 ottobre 30 ottobre 1º novembre 3 novembre 18 gennaio gennaio gennaio gennaio gennaio gennaio 2017 Ora locale (CEST/CET) Magnitudo momento Profondità ipocentro Epicentro Comune Latitudine Longitudine 03:36:32 6,0 8 km Accumoli 42,70 N 13,23 E 03:37:26 4,5 9 km Accumoli 42,71 N 13,25 E 04:33:28 5,3 8 km Norcia 42,79 N 13,15 E 13:50:30 4,5 10 km Norcia 42,82 N 13,16 E 06:28:25 4,8 9 km Amatrice 42,61 N 13,29 E 19:10:36 5,4 9 km Castelsantangelo sul Nera 42,88 N 13,13 E 21:18:05 5,9 8 km Ussita 42,91 N 13,13 E 23:42:01 4,5 10 km Castelsantangelo sul Nera 42,86 N 13,12 E 07:40:17 6,5 9 km Norcia 42,83 N 13,11 E 13:07:00 4,5 10 km Preci 42,84 N 13,08 E 08:56:40 4,8 8 km Acquacanina 42,99 N 13,13 E 01:35:01 4,7 8 km Pieve Torina 43,03 N 13,05 E 10:25:40 5,1 10 km Montereale 42,55 N 13,28 E 11:14:09 5,5 10 km Capitignano 42,53 N 13,28 E 11:15:33 4,7 9 km Capitignano 42,53 N 13,29 E 11:16:39 4,6 8 km Capitignano 42,54 N 13,27 E 11:25:23 5,4 9 km Pizzoli 42,50 N 13,28 E 14:33:36 5,0 10 km Cagnano Amiterno 42,47 N 13,28 E Tabella 1: Lista dettagliata delle scosse avvenute registrate dal 24 agosto, escludendo quelle di magnitudo inferiore a 4,5. In base ai dati rilasciati dall INGV il numero di eventi registrati dal 24 agosto al 28 aprile 2017 è stato di circa 65500, di cui 3500 di magnitudo uguale o superiore a 2,5, numero enormemente maggiore del numero medio di terremoti che si verificano in un anno in Italia pari a circa 2500 eventi di magnitudo superiore a 2,5. Dall analisi svolta in sito, sulla suddetta area, è stato subito evidente che la maggior parte dei danni e dei crolli è avvenuta su strutture in muratura, che seppur differenti per la dimensione delle pietre, per il numero di paramenti e per la tessitura, avevano in comune, al di là di pochi casi, i due piani di elevazione. Questo è stato determinato dal fenomeno della risonanza, in quanto 4

5 edifici con due piani di elevazione avendo in prima approssimazione un periodo di oscillazione di 0,2 secondi (0,1 secondi per piano) sono andati in risonanza con il contenuto in frequenza delle onde sismiche, stimate, in riferimento ai dati dell INGV, in un intervallo di frequenze compreso fra i 5 e i 10 Hz, equivalenti appunto ad un periodo compreso fra 0,1 e 0,2 secondi. I suddetti edifici hanno quindi subito accelerazioni notevoli, anche superiore a quella di gravità, che per edifici in muratura, non progettati inoltre secondo i criteri antisismici, sono risultati fatali. Danni minori hanno interessato invece edifici più alti a causa di un periodo proprio di oscillazione superiore. Figura 1: Diverse tipologie di edifici nella zona colpita dal sisma. Come si può facilmente notare il primo edificio di due piani è quello che ha subito i danni maggiori con un parziale crollo di tutta la facciata anteriore. La torretta, in pietra, e il palazzo costruito con cemento armato e mattoni di cinque piani sono stati solo parzialmente danneggiati. 5

6 2. Scheda di valutazione della muratura Gli edifici indagati sono quelli in cui, oltre alla qualità della tessitura muraria, è stato possibile osservare, a causa del parziale crollo dovuto dai danni provocato dal sisma, le sezioni murarie e constatare il numero di paramenti e le tipologie di muratura. Per la valutazione e la classificazione tipologica delle murature, appartenenti agli edifici dell area in esame, si fa riferimento a una serie di parametri, i quali sono stati opportunamente scelti in modo da raggiungere una descrizione il più possibile dettagliata e completa. La scelta di tali parametri fa riferimento a quanto detto nei capitoli precedenti sulla definizione della regola d arte, ossia un insieme di linee guida che permettono di valutare la qualità del paramento murario quali: Prevalenza di pietre grandi rispetto a quelle più piccole; Uso frequente di diatoni; Saturazione dei vuoti con pietre più piccole; Orizzontamenti disposti con interassi tra i 60 e i 100 cm lungo l altezza del muro. Il rispetto di queste fa sì che le murature reagiscono monoliticamente alle azioni sismiche ortogonali al proprio piano e subiscono lesioni senza scompaginazione della tessitura. Il comportamento monolitico garantisce l instaurarsi di un comportamento scatolare dell intero edificio, il cui effetto è strettamente legato ai dispositivi di connessione fra le varie pareti. I parametri scelti vanno nel loro insieme a formare la scheda di rilevamento della muratura, e sono di seguito brevemente descritti. 6

7 SCHEDA TECNICA DI VALUTAZIONE DELLA MURATURA N ZONA TIPOLOGIA EDIFICIO TIPOLOGIA MURATURA SPESSORE MURO NUMERO PARAMENTI DIMENSIONI FORMA PIETRA PRESENZA DIATONI/SEMIDIATONI E DISTANZA PRESENZA ZEPPE E SCAGLIE PRESENZA ORIZZONTAMENTI QUALITA E QUANTITA MALTA CANTONALI CONNESIONI LIGNEE DESCRIZIONE Figura 2: Scheda di valutazione delle murature. Tipologia edificio: Indica il modo di classificare i vari edifici in base alle caratteristiche funzionali, dimensionali, distributive ed organizzative. Tipologia muratura: Si divide in 13 tipologie di muratura e fa riferimento alla classificazione tramite abaco della Regione Molise presente nel testo: Protocollo di Progettazione per la Realizzazione degli Interventi di Ricostruzione Post-Sisma sugli Edifici Privati 1. Spessore muro, numero di paramenti, dimensione e forma pietra: descrivono la possibilità di avere tessiture bene o male ammorsate, pietre squadrate garantiscono un migliore ingranamento rispetto a quelle di forma tondeggiante, pietre troppo piccole, rispetto allo spessore della parete, riducono la possibilità di avere tessiture monolitiche nello spessore. Presenza diatoni/semidiatoni e distanza: Pietre disposte con la loro maggiore lunghezza trasversalmente al muro, che superano la mezzeria della sezione garantendo l ammorsamento tra i paramenti. Presenza di zeppe o scaglie: Analizza il modo in cui sono riempiti i vuoti tra le pietre, da cui dipende la qualità del muro in termini di minimizzazione della quantità di malta usata. 1 Regione Molise, Protocollo di Progettazione per la Realizzazione degli Interventi di Ricostruzione Post-Sisma sugli Edifici Privati 7

8 Presenza orizzontamenti: Indica la necessità di garantire superfici di posa perfettamente orizzontali per la corretta trasmissione dei carichi verticali fra i filari. Qualità e quantità malta: la malta gioca un ruolo secondario rispetto alle pietre e la resistenza della parete è dipendente da un oculata disposizione delle pietre lungo le giaciture, mentre la malta è chiamata in causa dal difetto di ammorsatura fra le pietre; Cantonali: Elemento lapideo disposto agli angoli dell edificio atto a garantire il comportamento scatolare dello stesso. Connessioni lignee: Sistema di connessione aggiuntivo che garantisce la connessione fra le pareti e l interruzione locale dell ingranamento tra gli elementi lapidei. Al fine di evidenziare i possibili meccanismi di rottura incontrati negli edifici, quali ribaltamento semplice e composto, flessione verticale e orizzontale, ecc., è stata inserita all interno della scheda un ultima casella denominata descrizione, nella quale si riassumono inoltre la totalità delle osservazioni riscontrate. 2.1 Criteri per la valutazione delle tessiture Al fine di avere una prima valutazione della tessitura delle varie murature in esame, si è fatto riferimento all analogia con l opus quadratum, una muratura composta da blocchi rettangolari regolari disposti tutti di taglio con i giunti verticali sfalsati tra un filare e l altro, caratterizzata da due parametri: ρ " = t b rapporto tra lo spessore del blocco e la sua lunghezza misurata nel piano del muro, nella direzione degli ortosati. ρ & = t a rapporto tra lo spessore del blocco e la sua larghezza misurata in direzione ortogonale al muro, nella direzione degli diatoni. 8

9 Figura 4: Rappresentazione dell opus quadratum, tessiture a due e a tre teste. Tale analogia tra opus quadratum e muratura in pietra grezza si basa sul medesimo intento costruttivo, derivante dal rispetto della regola d arte, di garantire il comportamento monolitico delle strutture. In particolare le resistenze al ribaltamento delle opere quadrate di tessiture a due e a tre teste sono riportati nelle rialaborazioni di Cesarini V. fatte sui testi di A Giuffrè già precedentemente citati come di Sicurezza e conservazione dei centri storici, Il caso Ortigia. Figura 5: Relazione fra massima forza orizzontale distribuita (normalizzata rispetto a quella del primo campione) al variare del numero di diatoni (espresso come distanza, in filari, tra diatoni consecutivi apparenti su una faccia). Si può notare come la resistenza decresca al diminuire del numero dei diatoni fino ad arrivare, nelle tessiture a tre teste, ad una significativa riduzione per un diatono ogni sei filari, valore che 9

10 nelle pareti in pietra corrisponde ad una distanza che varia tra gli 80 e i 100 cm, considerando la dimensione media delle pietre in rapporto alle dimensioni della parete. Si deve però tenere presente che questi grafici non tengono conto della tridimensionalità della parete, ipotizzando che la sezione trasversale si ripeta identica in una parete di lunghezza indefinita. 2.2 Osservazioni sulla tecnica muraria Nell area esaminata generalmente la maggior parte delle costruzioni osservate sono costituite da edifici in muratura di uno o due piani. Le tipologie murarie sono molteplici, ma nonostante ciò si può fare una prima disamina sulle tessiture incontrate e sulle rispondenze alla regola d arte. Figura 6: Tipologie di muratura nel comune di Amatrice. La figura precedente mostra due differenti murature, la prima rispondente ai principi della regola d arte, la seconda no. Tutte e due sono costituite da pietre squadrate di diverse dimensione, ma come si può facilmente notare, la prima è caratterizzata dalla presenza, tra i vuoti, di elementi più piccoli tali da ridurre al minimo il quantitativo di malta tra gli spazi e di garantire un maggior ammorsamento fra le pietre, mentre nella seconda i difetti di ammorsatura fra le pietre più grandi sono colmati da un eccessivo uso della malta che riduce la qualità del muro. Un altro aspetto da tenere in considerazione è la presenza, nella prima parete, degli orizzontamenti posti a un interasse di circa 30 cm per tutta l altezza della costruzione, elemento presente in maniera piuttosto discontinua nella seconda muratura. Per quanto riguarda le sezioni murarie, osservabili nelle costruzioni maggiormente danneggiate, la quasi totalità sono costituite da muratura a sacco. Per supplire alla disponibilità di pietre di dimensione paragonabile a quella della sezione, si utilizzano spesso semidiatoni posizionati su due filari immediatamente sovrapposti che estendendosi per una lunghezza maggiore dello spessore permettono un adeguato ammorsamento della sezione. 10

11 Figura 7: Sezioni murarie a confronto. Le due sezioni in figura presentano uno spessore di circa 90 cm e sono costituite da muratura a sacco. Nella prima è possibile riconoscere semidiatoni di forma tondeggiante, non perfettamente sovrapposti, ma comunque ravvicinati ad intervalli piuttosto regolari, che permettono un adeguato ingranamento trasversale. La seconda sezione al contrario presenta una maggioranza di pietre più piccole nella quale non si intravede la presenza né di diatoni né di semidiatoni con conseguente diminuzione della qualità dell ingranamento. Un altro aspetto generale comunemente riscontrato è la presenza dei cantonali agli angoli degli edifici, elemento fondamentale a garantire un buon comportamento strutturale della scatola muraria. Questi sono costituiti da pietre squadrate di grandi dimensioni sovrapposte lungo tutta l altezza della costruzione, tali da garantire la solidità dell angolata. Figura 8: Rilevamento dei cantonali agli angoli degli edifici. 11

12 2.3 Elaborazione delle schede SCHEDA TECNICA MURATURA N 1 ZONA Catelluccio TIPOLOGIA EDIFICIO Abitazione TIPOLOGIA MURATURA C3 SPESSORE MURO 35cm NUMERO PARAMENTI 1 DIMENSIONI FORMA PIETRA Forma regolare e squadrata 12x35x25 PRESENZA DIATONI/SEMIDIATONI E DISTANZA PRESENZA ZEPPE E SCAGLIE Muratura ordinata PRESENZA ORIZZONTAMENTI No orizzontamenti, ma conservazione dei piani orizzontali QUALITA MALTA CANTONALI CONNESIONI LIGNEE M.C.: Ribaltamento composto Edificio di 3 piani DESCRIZIONE Impossibile eseguire misure con metro Sotto Castelluccio è presente uno spesso strato alluvionale e poi substrato roccioso Scossa più critica è stata quella del 30 Ottobre 12

13 SCHEDA TECNICA MURATURA N 7 ZONA Savelli TIPOLOGIA EDIFICIO Magazzino/Stalla TIPOLOGIA MURATURA Muratura a sacco C1 SPESSORE MURO 55cm NUMERO PARAMENTI 2 + sacco centrale DIMENSIONI FORMA PIETRA Forma irregolare PRESENZA DIATONI/SEMIDIATONI E DISTANZA Presenza di semidiatoni che percorrono il paramento a sacco, disposizione irregolare PRESENZA ZEPPE E SCAGLIE SI PRESENZA ORIZZONTAMENTI ND QUALITA MALTA Spessore 2-3cm CANTONALI Si ma di bassa qualità CONNESIONI LIGNEE DESCRIZIONE M.C.: Ribaltamento composto Edificio con solo piano terra 13

14 SCHEDA TECNICA MURATURA N 8 ZONA Sant Andrea TIPOLOGIA EDIFICIO Magazzino TIPOLOGIA MURATURA Muratura a sacco - B SPESSORE MURO 70cm NUMERO PARAMENTI 2 DIMENSIONI FORMA PIETRA Irregolare, tanti elementi di piccola pezzatura che non hanno permesso un buon ammorsamento PRESENZA DIATONI/SEMIDIATONI E DISTANZA PRESENZA ZEPPE E SCAGLIE SI PRESENZA ORIZZONTAMENTI QUALITA MALTA Bassa qualità CANTONALI SI CONNESIONI LIGNEE M.C.: Ribaltamento composto / Flessione verticale DESCRIZIONE Copertura in legno e tegole Edificio a 2 paini 14

15 SCHEDA TECNICA MURATURA N 9 ZONA Amatrice TIPOLOGIA EDIFICIO Casolare TIPOLOGIA MURATURA Muratura a sacco - A SPESSORE MURO 80cm NUMERO PARAMENTI 2 DIMENSIONI FORMA PIETRA Ciottoli con forme e dimensioni irregolari 40x20 35x25 PRESENZA DIATONI/SEMIDIATONI E DISTANZA Principalmente semidiatoni distanziati 40cm PRESENZA ZEPPE E SCAGLIE Si nella parete centrale, sembra muratura a sacco Pochissime scaglie superficiali PRESENZA ORIZZONTAMENTI QUALITA MALTA Malta molto spessa CANTONALI SI CONNESIONI LIGNEE SI Casolare / Stalla posizionata prima di Amatrice, con pietre naturali di origine alluvionale. DESCRIZIONE Edificio con solo piano terra, con parete molto alta. M.C.: Flessione semplice e accenno di formazione di una cerniera plastica lungo le pareti più lunghe. Copertura in C.A. 15

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17 SCHEDA TECNICA MURATURA N 10 ZONA Retrosi TIPOLOGIA EDIFICIO Abitazione casa rossa TIPOLOGIA MURATURA A SPESSORE MURO 50cm NUMERO PARAMENTI 2 DIMENSIONI FORMA PIETRA Ciottoli naturali arrotondati 34x18x25 PRESENZA DIATONI/SEMIDIATONI E DISTANZA SI 40cm PRESENZA ZEPPE E SCAGLIE Si, permettono un buon ammorsamento PRESENZA ORIZZONTAMENTI QUALITA MALTA Spessore piccolo, di pochi cm CANTONALI SI CONNESIONI LIGNEE DESCRIZIONE M.C.: Flessione Orizzontale e lesioni di taglio Copertura in legno 17

18 SCHEDA TECNICA MURATURA N 11 ZONA Retrosi TIPOLOGIA EDIFICIO Abitazione TIPOLOGIA MURATURA A SPESSORE MURO ND NUMERO PARAMENTI ND DIMENSIONI FORMA PIETRA Ciottoli naturali arrotondati 34x18x25 PRESENZA DIATONI/SEMIDIATONI E DISTANZA ND PRESENZA ZEPPE E SCAGLIE SI PRESENZA ORIZZONTAMENTI QUALITA MALTA Spessore piccolo, di pochi cm CANTONALI ND CONNESIONI LIGNEE DESCRIZIONE M.C.: Rottura nel piano per taglio Lesione intonaco 18

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