RILIEVO DEL DANNO PER I PALAZZI - 7

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1 RILIEVO DEL DANNO PER I PALAZZI - 7

2 I meccanismi di danno individuano degli stati instabili di un sistema strutturale dovuto all insorgere di un quadro fessurativo e/o al collasso di un numero di elementi, tali da far raggiungere una configurazione labile. Il loro insorgere o meno è legato alla tipologia costruttiva, al tipo ed alla qualità dei materiali impiegati, etc. e si suddividono in due tipologie: Meccanismo globale: Investono il meccanismo complessivo della struttura. In totale 10. Locali: Interessano singoli elementi che si separano dalla struttura. In totale 6.

3 Meccanismi globali nel piano fuori dal piano 1 - Da Taglio della parete per azioni nel piano 2 - Da Taglio della parete per azioni nel piano localizzato solo nella zona alta 3 - Da Ribaltamento della Intera Parete 4 - Da Ribaltamento Parziale della Parete 5 - Da Instabilità (verticale) della parete 6 - Da Rottura a flessione della parete 7 - Da Scorrimento di piano orizzontale 8 - Da cedimento fondale 9 - Da irregolarità tra strutture adiacenti 10 - Per sfilamento delle travi dalla parete di supporto Meccanismi locali da dislocazioni localizzate da elementi spingenti 11 - Per cedimento di architravi e/o piattabande 12 - Da irregolarità del materiale, debolezze locali, etc Da Ribaltamento della Parete del Timpano 14 - Da Ribaltamento della parte alta del cantonale 15 - Da Ribaltamento della fascia sottotetto 16 - Da rotazione delle spalle di volte e archi

4 1 TAGLIO DELLA PARETE PER AZIONI NEL PIANO Meccanismo che dipende dalla resistenza a taglio del pannello murario e si produce quando la parete è soggetta ad azioni complanari cicliche in entrambi i versi. Il meccanismo si manifesta con l'insorgenza delle classiche lesioni ad X, le quali evidenziano la formazione di bielle compresse diagonali. Ciò nasce dalla scarsa capacità di reagire a sforzi di trazione da parte del materiale murario. Le lesioni diagonali si manifestano lungo le isostatiche di trazione. Le lesioni associate a tale meccanismo possono localizzarsi sia nei maschi murari che nelle fasce di piano (in queste ultime ciò accade soprattutto quando sono presenti riduzioni della sezione orizzontale).

5 2 TAGLIO DELLA PARETE PER AZIONI NEL PIANO LOCALIZZATO SOLO NELLA ZONA ALTA Meccanismo meno comune del meccanismo 1; le cause generali che lo inducono sono comunque le stesse. La localizzazione del quadro fessurativo ai soli piani superiori può essere determinata dalla eventuale variazione di spessore del pannello murario a quel livello, dalla presenza di coperture pesanti e/o da altre particolarità strutturali che interessano il solo livello superiore.

6 3 RIBALTAMENTO DELLA INTERA PARETE Interessa l'intera parete, da intendersi come porzione di facciata compresa tra due muri ortogonali. Può riguardare più livelli in relazione al grado di collegamento tra la parete stessa ed eventuali solai intermedi. E' determinato dalla mancanza di connessione in sommità (generalmente al tetto e/o al solaio di copertura), nonché ai cantonali e/o ai muri di spina ortogonali. Il ribaltamento si crea per formazione di una cerniera cilindrica alla base della parete interessata e distacco dai muri ortogonali, il che produce la rotazione della stessa fuori del piano; può trascinarsi anche i cantonali dei muri ortogonali. E influenzato dalla possibile spinta del tetto.

7 4 RIBALTAMENTO PARZIALE DELLA PARETE Non interessa la parete per l'intera estensione. E' determinato dalla mancanza di connessione in sommità al tetto e/o al solaio di copertura, accompagnata da un discreto collegamento ai cantonali e/o ai muri di spina ortogonali. Il ribaltamento si crea, quindi, per formazione di una cerniera cilindrica alla base, mentre i cantonali rimangono inalterati. Le linee di rottura sono influenzate dal numero e dalla disposizione delle aperture in facciata, che costituiscono linee preferenziali per la formazione di cerniere di rotazione. Il meccanismo è preferibilmente localizzato ai piani alti per l'effetto combinato della possibile spinta del tetto.

8 5 INSTABILITA VERTICALE DELLA PARETE Si attiva generalmente su due livelli compresi tra orizzontamenti vincolati alla parete verticale interessata. Si manifesta attraverso la formazione di tre cerniere cilindriche orizzontali di apertura sul piano della parete e conseguente cinematismo della stessa con rottura del materiale. E' generalmente accompagnato dalla spinta del solaio intermedio, cui la parete non è viceversa ben vincolata

9 6 ROTTURA A FLESSIONE DELLA PARETE Si attiva quando il pannello murario è efficacemente vincolato alle pareti ortogonali, mentre risulta pressoché libero in sommità. In questo caso la spinta orizzontale sul pannello, non riuscendo ad attivare un fenomeno di ribaltamento dello stesso, determina un effetto arco del pannello nel piano orizzontale, con conseguente formazione di una cerniera verticale nella zona centrale. Questo cimematismo è agevolato dalla presenza di elementi trasversali spingenti.

10 7 SCORRIMENTO DI PIANO ORIZZONTALE Si attiva quando l'edificio reagisce alle azioni orizzontali attraverso uno scorrimento lungo le connessioni di piano, generalmente tra il solaio e la parete sovrastante. Può essere accompagnato da lesioni ad X di limitata entità sulle fasce di piano

11 8 CEDIMENTO FONDALE Spostamenti del terreno indotti dallo scuotimento sismico possono condurre a cedimenti fondali verticali. I quadri fessurativi associabili a questi dissesti sono di vario genere e dipendono essenzialmente dal rapporto tra l'estensione e l'altezza della parete, nonché dalla localizzazione del fenomeno. Si possono manifestare con lesioni diagonali convergenti superiormente per cedimenti di contenuta estensione; Se il cedimento è localizzato in corrispondenza dei cantonali le lesioni diagonali possono interessare entrambe le pareti ortogonali a formare un cuneo di distacco.

12 9 IRREGOLARITA TRA STRUTTURE ADIACENTI Meccanismo determinato da discontinuità di varia natura nella capacità di risposta strutturale dell'edificio nel piano e fuori dal piano (altezza, corpi aggiunti, inserimenti di strutture diverse, etc.); ciò produce movimenti differenziali tra porzioni di uno stesso edificio o tra edifici adiacenti caratterizzati da rigidezze di diversa entità. Può manifestarsi attraverso un effetto di martellamento tra strutture adiacenti. Tale fenomeno è tanto più pericoloso quanto più sono differenti le rigidezze in gioco.

13 10 SFILAMENTO DELLE TRAVI DALLA PARETE DI SUPPORTO Meccanismo determinato dalla scarsa connessione delle travi alle pareti verticali, accompagnata dallo spostamento delle pareti stesse per effetto dell'azione orizzontale. Può verificarsi anche come effetto indotto dal cedimento delle murature di supporto. Può essere accompagnato da espulsioni localizzate di materiale dovute all'effetto martellamento. Nei casi più gravi porta al collasso di solai e/o dei tetti.

14 11 CEDIMENTO DI ARCHITRAVI E/O PIATTABANDE Meccanismi locali Si manifesta come cedimento dei pannelli di muratura sovrastanti le aperture (arco di scarico), per effetto di spostamenti localizzati.

15 12 IRREGOLARITA DEL MATERIALE, DEBOLEZZE LOCALI, ETC. Si manifesta con cedimenti, lesioni da distacco Meccanismi locali e/o espulsioni localizzate in porzioni dell'edificio, sede di irregolarità di varia natura (discontinuità di materiale, riduzioni di spessore nella sezione orizzontale -es. per canne fumarie, cavedi, nicchie, etc.- chiusura o apertura di vani, lesioni preesistenti, etc.)

16 13 RIBALTAMENTO DELLA PARETE DEL TIMPANO Meccanismi locali E' determinato dalla mancanza di collegamenti adeguati alle pareti ortogonali ed al tetto. E' agevolato dall'effetto di martellamento ciclico della trave di colmo del tetto, soprattutto quando quest'ultima è di notevoli dimensioni.

17 14 RIBALTAMENTO DELLA PARTE ALTA DEL CANTONALE Meccanismi locali E' determinato dalla mancanza di collegamenti adeguati nelle pareti ortogonali esterne. E' agevolato dalla possibile spinta del tetto, soprattutto di quelli a padiglione (puntone spingente che poggia sull'angolata). Si osserva la rotazione di un cuneo delimitato da superfici di frattura che assumono inclinazioni diverse in relazione alla qualità del materiale ed alla presenza di aperture. Il fenomeno può estendersi ai piani sottostanti in assenza di collegamenti efficaci alla quota dei solai.

18 15 RIBALTAMENTO DELLA FASCIA SOTTOTETTO Meccanismi locali E' determinato dalla mancanza di collegamenti adeguati alle pareti ortogonali ed al tetto. Si determina per l'effetto di martellamento ciclico generato dalle travi della copertura, o per il martellamento verticale di solai pesanti, ad esempio quelli in laterocemento.

19 16 ROTAZIONE DELLE SPALLE DI VOLTE E ARCHI Meccanismi locali Si attiva per l'incremento della spinta orizzontale sotto sisma non adeguatamente contrastata da catene o contrafforti. Le volte o gli archi presentano cerniere cilindriche in chiave ed alle reni che attivano il cinematismo. Questo può verificarsi conseguentemente a: a) rotazione monolatera di una spalla; b) rotazione bilaterale simmetrica delle spalle verso l'esterno; c) rotazione concorde delle spalle in uno stesso verso.

20 16 ROTAZIONE DELLE SPALLE DI VOLTE E ARCHI E' dimostrato che questi cinematismi si attivano solo per cedimento delle imposte o per perdita di attrito tra i conci e conseguente slittamento. La probabilità di collasso dipende dalla configurazione strutturale. In genere negli archi ribassati la configurazione di labilità conseguente al cedimento delle imposte si raggiunge più facilmente che in quelli a tutto sesto.

21 LE FASI DELLA CONOSCENZA - Identificazione dei materiali costitutivi e delle tecniche costruttive: il rilievo materico. Valutazione del comportamento accertato. - Individuazione delle fasi costruttive originarie e delle fasi di trasformazione: il rilievo stratigrafico. - Individuazione e localizzazione delle morfologie di dissesto presenti: il rilievo del dissesto. - Valutazione dello stato deformativo - Valutazione dello stato fessurativo IL RILIEVO DEL DISSESTO - Valutazione quantitativa dei parametri caratteristici dei materiali e delle tecniche storiche.

22 PREMESSA E RIFERIMENTI ALLA NORMATIVA (D.M. 16 gennaio 1996 Ordinanza PCM 3274/2003) La conoscenza del fabbricato rappresenta sicuramente uno dei momenti qualificanti di qualsiasi progetto di consolidamento e assume un importanza strategica per garantire il necessario rigore tecnico scientifico quando si opera su un edificio monumentale ricadente in un area a rischio sismico. La difficoltà di prevedere il comportamento strutturale, in occasione di un evento sismico, di edifici complessi e non meccanicamente controllati come gli edifici esistenti in muratura, ha portato a ricercare nella conoscenza della struttura il parametro qualificante per garantire la sicurezza strutturale degli edifici storici. L Ordinanza PCM 3274/2003 relativa alla progettazione e verifica delle costruzioni a rischio sismico, nel capitolo 11 edifici esistenti prevede 3 diversi livelli di conoscenza che valgono, seppur con alcune distinzioni, per le diverse tipologie strutturali (edifici in c.a.; in acciaio; in muratura): LC1: Conoscenza Limitata; LC2: Conoscenza Adeguata; LC3: Conoscenza Accurata. L Ordinanza prevede inoltre che gli aspetti che definiscono i livelli di conoscenza sono: geometria, le caratteristiche geometriche degli elementi strutturali, dettagli strutturali, quantità e disposizione delle armature (c.a.), collegamenti (acciaio), collegamenti tra elementi strutturali diversi, consistenza degli elementi non strutturali collaboranti, materiali, proprietà meccaniche dei materiali.

23 In funzione del livello di conoscenza acquisito è quindi determinato il metodo di analisi da adottare per le verifiche da effettuare per garantire la sicurezza del fabbricato in relazione a tre diversi Stati Limite: - SL di Collasso (CO): la struttura è fortemente danneggiata, con ridotte caratteristiche di resistenza e rigidezza laterali residue, appena in grado di sostenere i carichi verticali. La maggior parte degli elementi non strutturali sono distrutti. L edificio presenta un fuori piombo significativo e non sarebbe in grado di subire senza collasso ulteriori, anche modeste, accelerazioni al suolo; - SL di Danno Severo (DS): la struttura presenta danni importanti, con significative riduzioni di resistenza e rigidezza laterali. Gli elementi non strutturali sono danneggiati ma senza espulsione di tramezzi e tamponature. Data la presenza di deformazioni residue la riparazione dell edificio risulta in genere economicamente non conveniente; - SL di Danno Limitato (DL): i danni alla struttura sono di modesta entità senza significative escursioni in campo plastico. Resistenza e rigidezza degli elementi portanti non sono compromesse e non sono necessarie riparazioni. Gli elementi non strutturali presentano fessurazioni diffuse suscettibili di riparazioni di modesto impegno economico. Le deformazioni residue sono trascurabili.

24 CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE Gli elementi principali di un buon edificio in muratura - Murature di buona qualità e ben ammorsate; - Orizzontamenti ben legati, non spingenti e leggeri; - Forme regolari e compatte; - Collegamenti fra pareti e fra pareti e orizzontamenti (catene, cordoli) per garantire il comportamento scatolare e la trasmissione delle forze alla base; - Aperture regolari.

25 Qualità della muratura: Organizzazione, pezzatura, inerte, malta - Dimensioni e squadratura delle pietre; - Collegamento dei paramenti; - Differenti gradi di ammorsamento e riempimento;

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29 Travi con soletta deformabile (nel piano) Solaio in legno con mezzane Solaio in legno con tavolato a semplice orditura Solaio in travi in ferro e voltine (in mattoni, pietra o conglomerati)

30 Travi con soletta semirigida Solaio in legno con doppio tavolato Solaio in ferro e tavelloni con caldana Solaio del tipo Sap Travi con soletta rigida Solaio in cemento armato, travi ben collegate a solette in c.a.