Analisi sistematica del danneggiamento e della vulnerabilità di S. Giuliano di Puglia: elaborazioni e risultati Università della Basilicata hanno coordinato: Mauro DOLCE & Angelo MASI Il Gruppo di Lavoro Università di Napoli Federico II ha coordinato: Giulio ZUCCARO Antonio CACOSSO Carmelinda SAMELA Giuseppe SANTARSIERO Marco VONA Francesco CACACE Luigi CACACE Vittorio CORRIDORI Nicola GIORDANO Stefano M. PETRAZZUOLI Angelo REA
OBIETTIVI Sperimentazione di una metodologia di analisi speditiva del danno secondo un approccio più avanzato rispetto a quello consentito dall attuale scheda di agibilità, nata con finalità legate soprattutto alla gestione della prima emergenza La metodologia consente un analisi del danno per livello e per meccanismi di collasso, in correlazione con le tipologie costruttive presenti. FINALITA Analisi statistica dei meccanismi di danno! Analisi di microzonazione sul territorio! Interpretazione del comportamento ai fini di tecniche di monitoraggio
Confronti tra Meccanismi Medea e Meccanismi Rilevati 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
Confronti tra Meccanismi Medea e Meccanismi Rilevati 4 Da Ribaltamento Parziale della Parete 5 Da Instabilità (verticale) della parete 6 Da Rottura a flessione della parete
Confronti tra Meccanismi Medea e Meccanismi Rilevati 7 Da Scorrimento di piano orizzontale 8 Da cedimento fondale 9 Da irregolarità tra strutture adiacenti
Confronti tra Meccanismi Medea e Meccanismi Rilevati 10 Per sfilamento delle travi del solaio dalla parete di supporto 11 Collasso delle piattabande o degli archi in muratura 12 Irregolarità del materiale e deficienze locali
Confronti tra Meccanismi Medea e Meccanismi Rilevati 13 Da ribaltamento della parete del timpano 14 Da ribaltamento della parete alta del cantonale 15 Da ribaltamento della fascia sottotetto
Analisi dei Fattori di Vulnerabilità: : strutture verticali " Murature portanti in laterizio forato " Elevate percentuali di aperture a piano terra
Analisi dei Fattori di Vulnerabilità: : strutture verticali " Muratura a più paramenti non ben ammorsati # Effetto benefico delle catene purché ancorate a muratura di adeguata fattura
Analisi dei Fattori di Vulnerabilità: : strutture verticali " Nicchie di alloggiamento servizi
Analisi dei Fattori di Vulnerabilità: : strutture orizzontali " Effetto negativo di quote adiacenti sfalsate " Effetto benefico del c.a. purché su murature di buona consistenza " Effetto negativo per peso eccessivo e/o mancanza di ammorsamenti alla muratura
Analisi Statistica dei meccanismi Meccanismi analizzati in San Giuliano Percentuali di danno per tipo di meccanismo D1 Danno Lieve D2 Danno Medio D3 Danno Grave D4 Danno Gravissimo D5 Collasso 1. Da Taglio della parete per azioni nel piano 2. Da Taglio della parete 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 sfil. delle travi dalla parete 11.Per ced. di architravi e/o piattabande 12.Da irr. del materiale, deb. locali, etc. 13.Da Rib. della Parete del Timpano 14.Da Rib. della parte alta del cantonale 15.Da Rib. della fascia sottotetto
Analisi dei meccanismi per classi di vulnerabilità Classe di Vulnerabilità A in San Giuliano: prevalentemente muratura in laterizio forato o muratura in pietrame 30 25 20 15 10 5 0 Analisi Statistica dei meccanismi 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 B Classe di Vulnerabilità B in San Giuliano: prevalentemente muratura di buona qualità in pietra squadrata associata ad orizzontamenti deformabili o semirigidi A Classe di Vulnerabilità C in San Giuliano: prevalentemente muratura buona qualità associata ad orizzontamenti rigidi ben collegati 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C
Analisi Statistica dei meccanismi Osservazioni: Classe di vulnerabilità A Si registra una prevalenza di meccanismi nel piano tipo 1-21 (circa 35%) rispetto a quelli fuori piano tipo 3-43 4 (circa 12%), da attribuire ad una maggiore presenza in questa classe di una tipologia costruttiva in laterizio non strutturale che più che presentare problemi di collegamento tra le pareti, manifesta scarsa resistenza a taglio nel piano per la scarsa resistenza intrinseca del materiale. 35 30 25 20 15 10 5 0 1 3 A 5 7 9 B 11 13 C 15 Questa caratteristica risulta evidentemente dominante su tutte le altre. Si registrano anche meccanismi locali a piattabande ed architravi.
Analisi Statistica dei meccanismi Osservazioni: Classe di vulnerabilità B Il meccanismo nel piano tipo 1 si presenta con una frequenza analoga a quello fuori piano tipo 3 (circa 15%); ciò conferma una risposta intermedia di queste strutture portate al collasso, a secondo delle specifiche caratteristiche, o per cedimento del materiale o insufficienza dei collegamenti. 35 30 25 20 15 10 5 0 1 3 A 5 7 9 B 11 13 C 15 Si registra altresì un alta frequenza di meccanismi da sfilamento tipo 10 o da ribaltamento della fascia sottotetto tipo 15, da attribuire probabilmente ad uno scarso collegamento degli orizzontamenti alla scatola muraria.
Analisi Statistica dei meccanismi Osservazioni: Classe di vulnerabilità C Si registra una forte prevalenza del meccanismo nel piano tipo (circa 33%) rispetto a tutti gli altri meccanismi globali; in questo caso, a differenza della classe di vulnerabilità A, ciò è da attribuire alla buona risposta sia del materiale che dell intera scatola muraria nella quale l efficacia dei collegamenti ha inibito altre tipologie di meccanismi fuori piano 35 30 25 20 15 10 5 0 1 3 A 5 7 9 B 11 13 C 15 Si registra altresì una percentuale apprezzabile (circa 13%) di meccanismi da scorrimento di piano orizzontale tipo 7 da attribuire evidentemente a quei casi di solai rigidi e pesanti non ben ammorsati alla muratura di sostegno.
Suddivisione in zone di rilievo Il territorio comunale è stato suddiviso in 5 zone in base alle tipologie edilizie ed alla distribuzione e livello del danneggiamento Zona 1 - Edifici in c.a. costruiti dagli anni 60 ad oggi. Segni evidenti di smottamenti nel terreno Zona 2 - Zona di espansione (dalla fine degli anni 30). Livello di danno elevato Zona 3 - Edifici in c.a. costruiti dagli anni 60 ad oggi. Livello di danno trascurabile Zona 4 - Nucleo Storico di epoca medievale (collocato sul colle a sud). Livello di danno medio Zona 5 - Edifici in c.a. di recente costruzione. Livello di danno lieve
Suddivisione in zone di rilievo Totale edifici rilevati nel centro abitato di San Giuliano Zona 1 2 3 4 5 Totale N edifici 10 183 53 183 15 444
Tipologie verticali San Giuliano La muratura di bassa qualità rappresenta una quota importante dell edificato muratura in pietrame irregolare con malta scadente (centro storico e parti più vecchie degli edifici) muratura in forati non idonei a portare i carichi verticali 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Non Identif Muratura Bassa Qualità Muratura Buona Qualità Mista Edifici in CA
Tipologie verticali San Giuliano Muratura a sacco realizzata con pietrame irregolare, malta di scadente qualità e degradata (centro storico e parti più vecchie degli edifici) Muratura in laterizi con percentuale di forature tali da non essere idonei alla realizzazione di murature portanti (presenti prevalentemente in zona 2)
Tipologie verticali zone 2 e 4 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Non Identif Muratura Bassa Qualità Muratura Buona Qualità Mista Edifici in CA 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Non Identif Muratura Bassa Qualità Muratura Buona Qualità Mista Edifici in CA
Tipologie orizzontali San Giuliano Forte presenza di solai deformabili (> 50%) Significativa presenza di solai in c.a. 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Non Identif Volte Legno / Acciaio C.A. Edifici in CA
Tipologie orizzontali San Giuliano Solai deformabili travi in acciaio e voltine in laterizio Solai in c.a. Scarso collegamento con la muratura esistente
Tipologie orizzontali zone 2 e 4 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Non Identif Volte Legno / Acciaio C.A. Edifici in CA 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Non Identif Volte Legno / Acciaio C.A. Edifici in CA
Vulnerabilità su base tipologica 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 A B C Not_ID La percentuale di edifici di classe A e B (circa il 70 %) evidenzia l elevata vulnerabilità del patrimonio edilizio del comune di San Giuliano. È da notare, inoltre, che gli edifici a cui è stata attribuita la classe C sono prevalentemente in c.a. (2/3 del totale)
Frequenza 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 Vulnerabilità su base tipologica A B C Not_ID Classe di Vulnerabilità Frequenza 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 A B C Not_ID Classe di Vulnerabilità La Zona 4 appare molto più vulnerabile della Zona 2
Scenario di danno I EMS = VII Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno Conoscendo la distribuzione delle Classi di Vulnerabilità è possibile costruire uno scenario di danno utilizzando le DPM (Braga, Dolce e Liberatore 1982, 1985)
Scenario di danno I EMS = VII Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno
Danno rilevato: Centro abitato di San Giuliano Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno Circa il 30% di edifici con livello di danno da grave a gravissimo (3, 4 e 5)
Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 Danno rilevato: Zona 2 e Zona 4 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno
Confronto tra danno rilevato e danno stimato Frequenza 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 Stimato I_EMS=VII Rilevato 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno Il confronto tra danno rilevato e danno stimato non consente di attribuire all intero abitato di San Giuliano una unica intensità macrosismica. E necessario stimare un valore di intensità macrosismica nelle singole zone.
Danno rilevato e danno stimato: Zona 2 e Zona 4 Alla zona 4 può essere attribuita una I EMS =VI. Alla zona 2 si può attribuire EMS =VII-VIII VIII. I EMS Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno Stimato I_EMS=VII Stimato I_EMS=VIII Rilevato Frequenza 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 Livello di Danno Stimato I_EMS=VI Stimato I_EMS=VII Rilevato
Indice di danno medio ID Valutazione globale del danneggiamento ID med DI med = Σd i f i /n (n=5) Zona Tot 2 4 rilev. 0.28 0.41 0.22 VI 0.205 0.185 0.243 DI med VII 0.324 0.300 0.371 VIII 0.573 0.533 0.644 VII VIII EMS I EMS =VII-VIII $ PGA ~ 0.2g I EMS =VI $ PGA ~ 0.1g I EMS = (1/0.258) * log 10 (PGA/2.279) VI EMS [Margottini et al., 1994]
Stima effetti di sito I risultati degli studi condotti dal SSN sulle caratteristiche dei terreni stimano un valore di amplificazione in zona 2 dell ordine di 1.6-1.7, 1.7, paragonabile con quanto ottenuto dal confronto tra danno stimato e danno rilevato. A AF ~ 2 Immagine tratta da Assetto geologico ed effetti di amplificazione sismica a San Giuliano di Puglia (Sito web del SSN) AF = 1 A
Analisi della Vulnerabilità e del danneggiamento Considerazioni finali L analisi dei dati rilevati mostra la presenza di elevati livelli di vulnerabilità sismica e di danneggiamento nell intero centro abitato I I livelli di vulnerabilità e di danneggiamento risultano fortemente diversificati tra le diverse zone del centro abitato Gli effetti di sito mostrano un ruolo significativo nel determinare le differenze nella distribuzione del danno
Preparazione di un GIS sul danneggiamento Analisi Statistica dei meccanismi : Correlazioni Danno- Meccanismi-Tipologie Standardizzazione della Metodologia di raccolta dati sul campo per analisi sul danno e sulla agibilità per meccanismi di collasso Work in Progress
Work in Progress Analisi della Vulnerabilità e del danneggiamento: Correlazioni 1. Danno Sintetico Globale Danno esteso Globale 2. Danno Sintetico Elementi Danno esteso Elementi 3. Danno Vulnerabilità 4. Danno Globale Agibilità