Studio e Monitoraggio del quadro fessurativo e del

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Raimondo Alfieri
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Studio e Monitoraggio del quadro fessurativo e del comportamento sismico i del lduomo di Orvieto Verifiche e validazione, valutazione del rischio sismico Gerardo De Canio Laboratorio UTTMAT QUAL

1 Studio e Monitoraggio del quadro fessurativo e del comportamento sismico i del lduomo di Orvieto Verifiche e validazione, valutazione del rischio sismico Gerardo De Canio Laboratorio UTTMAT QUAL Qualificazione di Materiali e Componenti ENEA CR C.R. Casaccia Kick off Meeting Orvieto, 9 Aprile 2013 DIREZIONE REGIONALE PER I BENI CULTURALI E PAESAGGISTICI DELL UMBRIA Soprintendenza per i Beni Architettonici e Paesaggistici dell'umbria gerardo.decanio@enea.it

2 Le attività ENEA si articolano in 7 fasi intermedie ed un prodotto finale. A Fasi intermedie A.1 1Modellonumerico tridimensionalesullascorta sulla scorta del rilievofotogrammetrico A.2 Rilievo completo e dettagliato del quadro fessurativo A.3 Analisi del degrado strutturale nel tempo degli elementi strutturali critici A.4Monitoraggio degli spostamenti relativi dei macro elementi strutturali (facciata, transetto, navata, cappelle laterali, ) mediante telerilevamento A.5 Identificazione dinamico strutturale tramite monitoraggio a vibrazioni A.6 Monitoraggio sismico nel tempo, per la durata di 4 anni, e definizione dell input sismico A.7 Verifica della risposta reale dell edificio ad un evento sismico, validazione del modello numerico tridimensionale ai fini della verifica sismica del duomo B Prodotto finale B.1 Valutazione delle vulnerabilità sismica B.2 Eventuale proposta di intervento di miglioramento del comportamento sismico con progetto di massima delle opere da realizzare.

3 D.P.C.M , Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del Patrimonio Culturale tutelato con riferimento alle NTC 2008, (in accordo al testo approvato dal CSLP il 23 luglio 2010 armonizzato con il DM ). Valutazione della sicurezza sismica LV3 per l intero manufatto. Per ottenere un livello di sicurezza sismica LV3 le Linee guida sottolineano che è possibile un modello tridimensonale globale (analisi lineare per individuare le zone di maggiore energia di deformazione). scomporre la struttura in parti (macroelementi), valutando la ripartizione delle azioni sismiche tra i diversi sistemi strutturali, in ragione delle diverse rigidezze e dei collegamenti tra le stesse; la ripartizione deve garantire l equilibrio nei riguardi della totalità delle azioni orizzontali (longitudinali e trasversali). La valutazione può quindi essere eseguita sistematicamente su ciascun elemento della costruzione. Per la valutazione LV3 occorre definire l accelerazione del suolo che porta allo stato limite ultimo la costruzione nel suo complesso (input sismico)

4 Duomo di Orvieto: Macro Elementi Longitudinali

5 Macro Elementi trasversali

6 Volte, vele, connessioni tra elementi longitudinali e trasversali

7 D.P.C.M , Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del Patrimonio Culturale tutelato con riferimento alle NTC 2008, (in accordo al testo approvato dal CSLP il 23 luglio 2010 armonizzato con il DM ). FC = Fattore di Confidenza Rilievo geometrico: rilievo geometrico completo > FC1=0; Identificazione delle specificità storiche e costruttive: restituzione completa > FC2=0; Proprietà meccaniche dei materiali valutazione della risposta globale: limitate indagini > FC3 = 0.06 valutazione dei dimeccanismi ilocali li > FC3 = Terreno e Fondazioni: limitate indagini > > FC4 = In definitiva: Valutazione della risposta globale: fattore di confidenza FC = 1.12 Valutazione auta edei meccanismi locali: fattore di confidenza FC = 1.18

8 Indagini 1987: Fuori piombo e quadro fessurativo delle colonne Carichi asimmetrici, Sollecitazioni comprese tra 2 e 6 Mpa Fuori piombo delle colonne e orientamento delle fessure o Il nuovo quadro fessurativo dopo il 6 Aprile 2009 è concentrato nella sola colonnata didestra. destra. o Le nuove lesioni non sono presenti dove è in opera la cerchiatura fatta nel 1600.

9 Fuori piombo e quadro fessurativo delle colonne Fuori piombo e quadro fessurativo delle colonne rilevato nel o Ilnuovo quadro fessurativo dopoil 6 Aprile 2009 è concentrato nella sola colonnata di destra. o Le nuove lesioni non sono presenti dove è in opera la cerchiatura fatta nel o Carichi asimmetrici rispetto agli assi delle navate o Sollecitazioni o comprese ta tra 2 e 6 MPa

10 Monitoraggio delle vibrazioni ambientali e caratterizzazione dinamica dei macro elementi Macro elementi trasversali Macro elementi longitudinali connessioni tra macro elementi

11 D.P.C.M , Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del Patrimonio Culturale tutelato con riferimento alle NTC 2008, (in accordo al testo approvato dal CSLP il 23 luglio 2010 armonizzato con il DM ). criterio di verifica: Analisi Prestazionale > Performance Based Assessment La AP (PBA) consiste nel verificare che la struttura soddisfi gli obiettivi prestazionali (stati limite), graduati e differenziati al variare di differenti livelli di input sismico atteso (cioè associati a diversi periodi di ritorno e probabilità di occorrenza). Curve di Capacità Vs. Domanda Sismica: La curva adi capacità è confrontata t con la domanda sismica in termini idi spettro di risposta tramite analisi statiche non lineari e/o analisi cinematiche non lineari analisistatiche statiche non lineari Analisi cinematiche non lineari

12 D.P.C.M , Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del Patrimonio Culturale tutelato con riferimento alle NTC 2008, (in accordo al testo approvato dal CSLP il 23 luglio 2010 armonizzato con il DM ). analisi statica non lineare: applicazione i incrementale diforze statiche ti orizzontali, le quali portano la struttura tt in campo non lineare fino al collasso. Risultato: curva taglio alla base Vs. spostamento, che rappresenta la capacità della struttura da confrontare con la domanda sismica. Analisi cinematica non lineare: permette di determinare l andamento dell azione orizzontale che la struttura è in grado di sopportare all evolversi del meccanismo. Tale curva è espressa attraverso un moltiplicatore α (rapporto tra le forze orizzontali applicate ed i corrispondenti pesi delle masse presenti), rappresentato in funzione dello spostamento di un punto di riferimento del sistema.

13 D.P.C.M Abaco dei meccanismi ci collasso delle chiese

14 D.P.C.M Abaco dei meccanismi ci collasso delle chiese

15 Schema di calcolo per la verifica prestazionale, in accordo D.P.C.M , Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del Patrimonio Culturale Tutelato Verifica Prestazionale del macro elemento N Meccanismo di collasso N Valore units PLV > Moltiplicatore di attivazione del cinematismo: a 0.. [ ] n+ m 2 Pδ iδ x,i Spostamento normalizzato * i= 1 d = dk n+ m [ m] δ Pδ x,k i x,i i= 1 Accelerazione spettrale. [m/s^2] Accelerazione corrispondente allo spostamento d s [m/s^2] Periodo Secante T s. [sec] Spettro di spostamento corrispondente a T s : S De (T s ) Verifica d u >S De (T s ) Si/No [m]

16 Esempio: Obelisco, Cinematismi

Esempio: Cinematismo di minima energia Mechanism

Weight of the involved macro elements Factor w 1 w

elements partecip. Factor w 1 w 5 70290.35 198186.

17 Esempio: Cinematismo di minima energia Mechanism III partecip. Weight of the involved macro elements Factor w 1 w 2 w 3 w i e * [dan] [dan] [dan] [dan] [ ] Mechanism IV Weight of the involved macro elements partecip. Factor w 1 w 2 w 3 w i e * [dan] [dan] [dan] [dan] [ ] Mec hanis m V P articip. Weight of the involved macro elements factor. w 1 w 2 w 3 w i e * [dan] [dan] [dan] [dan] [ ]

18 Esempio: Obelisco, Curva di capacità FROM PULL RELEASE TESTS period corresponding to different amplitude 1.4 of motion Slenderness. 2G/b=8.94; overturning acceleration: a 0 =g/l= m/s 2 ; displacement capacity: b L(1) /2= 0.24 m ] a * [m/s CAPACITY CURVE pull release test rigid block elastic branch The non linear dynamical model is assumed as a bilinear curve (continuous line) d * [m] Sa [m/s 2 ] Sa [m/s 2 ] g 0.06 g 0.08 g 0.1 g g 0.06 g 0.08 g 0.1 g 0.13 g 0.13 g capacity curve max experimental displacement displacement demand Sd [m] d max,h Housner,bilinear d max d u PGA=0.13 g PGA=0.6 g max displacements capacity curve Sd [m]

19 Grazie per l attenzione!!

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