1 DESCRIZIONE DELL EDIFICIO

Transcript

1

2 1 DESCRIZIONE DELL EDIFICIO Lo studio in esame ha riguardato la valutazione della vulnerabilità sismica di una struttura in muratura sita in Via Appia Pignatelli del comune di Roma (figg.1-2). L edificio ha un architettura tipica dei castelli romani ed è costituito da un livello seminterrato adibito ad archivi e magazzino, e da tre livelli fuori terra con torri d angolo adibite ad uffici. La torre centrale ospita il corpo scala e si eleva per due ulteriori elevazioni rispetto al resto dell'edificio, per un totale di cinque elevazioni. Il tetto di copertura a padiglione ha struttura portante lignea. La pianta si presenta a forma regolare, con notevole irregolarità in altezza e con notevoli variazioni di massa e rigidezza passando da un livello al successivo (figg. 3-5). Figura 1: Ubicazione su mappa Lo schema strutturale dell edificio risulta caratterizzato dai seguenti aspetti: assenza di una struttura di fondazione, le pareti del livello interrato proseguono per circa cm con larghezza pari a quella della muratura in elevazione. Ciò rende lo stesso molto vulnerabile per raggiungimento di stati limite strutturale (STR) e geotecnici (GEO); muratura portante a spessore variabile in blocchi di tufo di varie forme ben organizzato allettata con malta di scarsissima qualità ed in cattive condizioni. Alcuni muri del piano interrato sono stati rinforzati con paretine di cls; assenza di cordoli di piano o comunque di spessore limitato ove presenti e in assenza di armature; architravi in c.a ove presenti con scarsissima armatura; presenza al piano interrato di travi in cls di scarsa qualità e con debole armatura; presenza al piano interrato di vasche in cls armate non estese a tutta altezza e non collegate alla muratura; presenza di orizzontamenti di vario tipo: gli impalcati del livello interrato sono in latero-cemento del tipo celersap ed in ferro e tavelloni, ai restanti livelli in ferro e tavelloni. La copertura a padiglione è in legno ad esclusione delle torri che sono in ferro e tavelloni; presenza di murature in falso su solai o travi.

3 H= Mt PILASTRI I FERRO E L Figura 2: Prospetto principale d i s t a c c o s u v i a a p p i a p i g n a t e l l i civ. 235 LEGENDA ST TIPOLOGIE MURAT SETTO IN SETTO IN H= Mt PARETI IN MURATURA H= Mt MURATURA (+0.46) (0.00) H= Mt TIPOLOGIA SOLAI H= Mt LATERO-C H= Mt SOLETTA P TIPOLOGIA TRAVI ARCHI IN (0.00) (+0.43) t TRAVI IN TIPOLOGIA LESION H= Mt LESIONE ARC LESIONE ISOL H= Mt LESIONE INTR H= Mt H= Mt Figura 3: Pianta Piano Terra

4 SETTO TIPOLOGIE MU H= Mt (+0.13) H= Mt SETTO PARET (0.00) MURA (+0.36) (+0.36) MURA 488 H= Mt (controsoff.) H= Mt (controsoff.) 483 PILAS TIPOLOGIA SO H= Mt LATER FERRO H= Mt SOLET TIPOLOGIA TR H= Mt ARCH t TRAV TIPOLOGIA LES (+0.20) LESIONE H= Mt SEZIONE A-A H= Mt LESIONE LESIONE Scala 1: Figura 4: Pianta Piano Primo Figura 5: Sezione trasversale

5 2 RILIEVO E CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI L'edificio è stato oggetto di un dettagliato rilievo strutturale che ha permesso di evidenziare la geometria delle parti strutturali, le tipologie murarie presenti e i particolari costruttivi. Di seguito si riportano i valori medi di riferimento per le tipologie murarie riscontrate, previste dalla circolare esplicativa delle NTC '08. TIPOLOGIA DI MURATURA f m [dan/cmq] 0 [dan/cmq] E [dan/cmq] G [dan/cmq] FC Muratura in pietrame disordinata Muratura in pietrame disordinata consolidata con intonaco armato Al fine di confermare le caratteristiche meccaniche delle murature è stata effettuata una estesa campagna d indagini strutturali consistente in prove di compressione mediante doppi martinetti piatti nei setti murari e prelievo e schiacciamento di carote di calcestruzzo (figg- 6-8). Figura 6: Elementi murari oggetto di prove con martinetti piatti Figura 7: Elementi murari oggetto carotaggi

6 Figura 8: Risultati prova con martinetto doppio 3 MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA Per lo studio del comportamento della struttura è stato sviluppato un modello tridimensionale in 3DMacro comprendente sia le strutture in muratura, sia gli elementi collaboranti in calcestruzzo armato(figg.9-10). Figura 9: Rendering del modello strutturale

7 In particolare sono stati impiegati i seguenti elementi computazionali: macroelementi piani 2D per la modellazione dei pannelli murari; diaframmi piani deformabili elasticamente per la simulazione dei solai; elementi beam a plasticità concentrata con interazione completa N-M2-M3 per i pilastri; elementi beam a plasticità concentrata M2/M3 per le travi, cordoli e architravi; macroelementi non lineari a pressoflessione e taglio per la muratura; elementi truss non lineari solo a trazione per catene e tiranti. Figura 10: Modello strutturale computazionale Sono state eseguite analisi non lineari, condotte applicando alla struttura una distribuzione di carico orizzontale proporzionale alle masse, orientate in tutte le direzioni con una variazione angolare di 15 rispetto all asse X globale. Nella figura 11 sono riportate le curve di capacità relative alle analisi orientate nelle direzioni 120 e 180 che risultano essere associate rispettivamente alle condizioni di massima e minima resistenza della struttura. Nella figura 12 sono, invece, riportate alcune deformate a collasso raggiunte dalle pareti maggiormente sollecitate in corrispondenza dello stato limite di salvaguardia della vita (SLV).

8 (a) (b) Figura 11: Analisi pushover con distribuzione di forze proporzionale alle masse: (a) curva di capacita associata alle direzioni di massima resistenza (120 ) (b) curva di capacita associata alle direzioni di minima resistenza (180 ) (a) (b)

9 (c) Figura 12: Deformate a collasso (SLV) delle pareti maggiormente sollecitate (d) 4 VERIFICA SISMICA DELL EDIFICIO L operazione di verifica della struttura consiste nel confrontare l impegno richiesto, in termini di spostamento, dal sisma di progetto con la capacità disponibile della struttura, in corrispondenza del raggiungimento degli stati limite considerati. Nelle figure seguenti vengono riportate, per ciascuna analisi, la curva di push-over del sistema reale, quella del sistema ridotto e la bilatera equivalente. Sono inoltre riportati graficamente, per ciascuno degli stati limite, il confronto - in termini di spostamento - tra capacità e richiesta. Vicino a ognuna di tali linee è riportato un simbolo grafico per indicare a quale stato limite si

10 riferisce. Tale simbolo è di colore grigio in corrispondenza della capacità, di colore verde in corrispondenza della richiesta (se questa è inferiore alla capacità), di colore rosso in corrispondenza della richiesta (se questa è oltre la capacità). Figura 13: Stime di Vulnerabilità relative alle analisi con distribuzione di carico appartenente al Gruppo1

11 5 CAPACITY DOMINIUM Le curve di capacità ottenute mediante le analisi push-over nelle diverse direzioni di carico possono essere sintetizzate in una unica rappresentazione tridimensionale, detta capacity dominium (Caliò et al., 2006). In tale grafico ogni curva di capacità è riportata in un piano perpendicolare al piano XY, in modo che il coefficiente di taglio alla base sia leggibile sull asse Z. La traccia del piano in cui è riportata ogni curva di capacità sul piano XY identifica la direzione di carico. In questa rappresentazione sono facilmente individuabili le direzioni che presentano maggiore resistenza e quelle che presentano maggiore vulnerabilità. Il livello di resistenza risulta inoltre valutabile anche sulla base della gradazione cromatica della superficie. Appare quindi evidente anche la rappresentazione della duttilità della struttura al variare della direzione di carico. Figura 14: Analisi pushover a scansione angolare Capacity dominium Dai risultati ottenuti dalla verifica allo stato attuale, tenuto conto delle distribuzioni di norma ma soprattutto delle direzioni di verifica si possono fare le seguenti osservazioni: la capacità della struttura non è adeguata alla domanda sismica richiesta dalle norme per il sito in esame (α UV =0.647<1.00) allo stato limite SLV; la capacità della struttura è adeguata alla domanda sismica richiesta dalle norme per il sito in esame (α UV =1.084>1.00) allo stato limite SLD; la verifica in termini di resistenza sismica richiesta dalle norme per il sito in esame non è soddisfatta allo stato limite SLV, α UV =0.647<1.00;

12 le direzioni di minima resistenza e capacità di spostamento sono quella in direzione X (180); le direzioni di massima resistenza e capacità di spostamento è quella a 120 ; la struttura possiede una bassa duttilità se sollecitata da un azione sismica orientata nelle direzioni comprese tra gli angoli 150 e 210 e tra -45 e 15 rispetto all asse X globale.