Valutazione della Vulnerabilità Sismica degli edifici Strategici
della Provincia di Bologna
Bologna, 19 Ottobre 2012
METODOLOGIA SPEDITIVA
PER LA VALUTAZIONE DI VULNERABILITA’ SISMICA
DI EDIFICI IN MURATURA E C.A.
Prof. Ing. Marco Savoia
Bologna, 19 Ottobre 2012
Sommario
1) Metodologie esistenti per ampi patrimoni edilizi
- Procedure qualitative
- Procedure basate su principi meccanici
2) Metodologia speditiva proposta
3) Confronti con altre tecniche
4) Limiti e osservazioni
Metodologie qualitative osservazionali-1
• Compilazione della Scheda GNDT di
II livello
• Procedura operativa consolidata
• Valutazione sostanzialmente
qualitativa
• Valutazione di un indice di
vulnerabilità come prodotto finale
Pinho R., Calvi G.M., Crowley H., Colombi M., Goretti A., Meroni F.
Strumenti speditivi per la definizione di priorità di intervento per
edifici non adeguati. INGV-DPC 2004-2006/Progetto S1.
Novembre 2006.
Metodologie qualitative osservazionali-2
Grimaz S., Meroni F., Petrini V., Tomasoni R., Zonno G.(1982), Il ruolo dei dati di danneggiamento del terremoto del friuli nello studio di modelli di
vulnerabilita’ sismica degli edifici in muratura, Istituto di Ricerca sul Rischio Sismico - Consiglio Nazionale delle Ricerche.
Associazione Indice di vulnerabilità - PGA di collasso
1
PGAC =
αc + βc ∙ 25 + V
γ
Accelerazione di collasso
dell’edificio
Metodologie quantitative -1
Dolce M., Moroni C., 2005.
La valutazione della Vulnerabilità e del Rischio Sismico degli Edifici Pubblici mediante le
procedure VC e VM, progetto Strumenti Aggiornati per la Vulnerabilità sismica del
patrimonio Edilizio e dei sistemi urbani (SAVE).
• Ricerca informazioni tecniche
- Reperimento documentazione
- Sopralluoghi e saggi
- Rilievo geometrico di massima
• Modello semplificato per determinare il taglio resistente
- Muratura
- C.A.
Metodologie quantitative -2
• Vulnerabilità sismica e Rischio di collasso
Limiti del modello:
- Incompletezza delle informazioni sulla geometria della struttura e sulle
resistenze dei materiali
- Non considera gli effetti torsionali
- Non tratta la vulnerabilità delle parti non strutturali
VALUTAZIONI comunque QUALITATIVE
METODOLOGIA PROPOSTA
• Compilazione della Scheda GNDT di II livello
• Valutazione del taglio resistente del sistema
tr
(Muratura)
VR
(C.A.)
• Determinazione dell’accelerazione di collasso dell’edificio
(Dolce)
VALUTAZIONE DI VULNERABILITA’ SISMICA
Procedura
1.
2.
3.
4.
Premessa
Individuazione dell’area
Descrizione della struttura
Elementi di vulnerabilità
sismica
5. Valutazione della domanda
6. Stima della capacità
7. Vulnerabilità e confronto
domanda offerta
8. Possibili interventi
9. Riferimenti bibliografici
10. Allegato1: scheda di sintesi
11. Allegato2: documentazione
fotografica
PREMESSA
METODOLOGIA APPROSSIMATA
Procedura operativa
1) Ricerca di materiale storico documentale relativo ai
fabbricati e alle strutture
2) Sopralluoghi visivi per ogni corpo di fabbrica mirati
alla verifica della tipologia strutturale e delle
eventuali carenze
3) Rilievo di massima in sito per il confronto con gli
elaborati grafici in nostro possesso
4) Rilievo fotografico ed indagini pacometriche e
sclerometriche
5) Valutazione della vulnerabilità del sistema
Procedura operativa
1) Ricerca di materiale storico documentale relativo ai
fabbricati e alle strutture
Ricerca di materiale storico documentale
• Fondamentale la partecipazione del personale dell’Ente
gestore del Patrimonio edilizio investigato
• Attività non appaltabile!
Tavole strutturali
Abachi ferri
Indagini geotecniche
Procedura operativa
2) Sopralluogo ispettivo presso il fabbricato
a) Coordinamento con il personale addetto alla gestione del
fabbricato per l’apertura e la visita dei locali.
b) Testimonianza di tale personale in merito a criticità e alla
storia del fabbricato.
c) Composizione della squadra: - Tecnico incaricato
- Referente Ente gestore
- Persona operante nel
fabbricato
- Eventuale operaio
d) Tempo del sopralluogo: circa mezza giornata
Sopralluogo ispettivo
• Verifica rispondenza dei disegni esistenti
• Individuazione dei reali sistemi resistenti presenti
• Misura a campione delle dimensioni di elementi
strutturali (pareti, travi, pilastri, etc…)
• Ispezione visiva della tipologia di orizzontamenti
(importanti per la valutazione delle masse)
• Valutazione dello stato di degrado delle strutture
Sopralluogo ispettivo
Risultati rilievo in sito
Sopralluogo ispettivo
Edifici in muratura
• Messa a nudo in 1 / 2 punti dell’apparecchiatura
muraria per valutarne la tipologia (se intonacata).
• Proprietà meccaniche assegnate sulla base di tabelle
previste in Normativa.
Sopralluogo ispettivo
Edifici in c.c.a.
• Saggio di un pilastro per piano per valutare la
consistenza delle armature
Sopralluogo ispettivo
Edifici in c.c.a.
• Battute sclerometriche per la valutazione di massima
della classe del calcestruzzo.
• Pacometro per verifica più diffusa della presenza
delle armature
ELEMENTI DI VULNERABILITA’ SISMICA
C.A.
Muratura
•
•
•
•
•
Murature molto estese non
efficacemente controventate da
murature disposte ortogonalmente
Scarsa consistenza delle malte che
consegue una scarsa resistenza a
taglio nei maschi murari
Capriate di copertura appoggiate in
modo precario
Assenza di catene e cordoli
Lesioni consistenti in alcune
architravature dei vani finestre
•
•
•
•
•
Presenza di considerevoli irregolarità
in pianta e in elevazione
Presenza di elementi pilastri di
altezza ridotta
Presenza al piano terra di zone a
pilotis alternate a zone tamponate
Presenza di nuclei in c.a. eccentrici
che rendono vulnerabile la struttura
nei riguardi degli effetti torsionali
Presenza di giunti non conformi dal
punto di vista sismico con la
possibilità di creare martellamenti
strutturali in caso di sisma
Risultato del sopralluogo
VALUTAZIONE DELLA DOMANDA (1)
VALUTAZIONE DELLA DOMANDA (2)
TR
VR
ln(1 PVR )
TR
Coordinate geografiche
del sito in esame
ag, F0, TC*
Parametri di
pericolosità sismica
VALUTAZIONE DELLA DOMANDA (3)
𝑃𝐺𝐴 = 𝑎𝑔 ⋅ 𝑆 𝑇 ⋅ 𝑆 𝑆
ST
coefficiente di amplificazione topografica
SS
coefficiente di amplificazione stratigrafica
PGA
STIMA DELLA CAPACITA’
1) Valutazione del taglio resistente dell’edificio
- Muratura
- c.c.a.
2) Calcolo del coefficiente riduttivo del taglio resistente
dell’edificio
3) Calcolo dell’accelerazione al suolo di collasso dell’edificio
(capacità)
DIAGRAMMA DI SINTESI (Muratura e C.A.)
Taglio resistente
dell’edificio
1
2
Coefficiente
riduttivo
3
Accelerazione di
collasso
dell’edificio
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (Muratura)
Si determinano le aree delle sezioni orizzontali dei vari elementi resistenti nelle
due direzioni x ed y.
𝑁𝑀𝑦,𝑖
𝑁𝑀𝑥,𝑖
𝐴𝑥,𝑖 =
𝐴𝑥,𝑛,𝑖
𝐴𝑦,𝑖 =
𝑛=1
𝐴𝑦,𝑛,𝑖
𝑛=1
analisi dei carichi dei solai
𝐴𝑥,𝑖 + 𝐴𝑦,𝑖 ∙ ℎ𝑖
𝑞𝑖 =
∙ 𝑝𝑚,𝑖 + 𝑝𝑠,𝑖
𝐴𝑡𝑜𝑡,𝑖
ℎ𝑖
𝐴𝑡𝑜𝑡,𝑖
𝑝𝑚,𝑖
𝑝𝑠,𝑖
(carico per unità di superficie al
generico piano i-esimo)
altezza di piano
area totale coperta di piano
peso specifico della muratura (da Scheda GNDT di II livello)
carico permanente per unità di superficie del solaio
𝑊𝑖 = 𝑞𝑖 ∙ 𝐴𝑡𝑜𝑡,𝑖
(peso totale del piano i-esimo)
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (Muratura)
Rappresentazione grafica delle aree resistenti
Ay
Ax
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (Muratura)
𝜎0,𝑖 =
𝑁
𝑘=𝑖 𝑊𝑘
𝐴𝑥,𝑖 + 𝐴𝑦,𝑖
(tensione normale media di compressione)
𝑁 numero di piani dell’edificio
TAGLIO RESISTENTE del piano i-esimo
𝑉𝑟,𝑖 = 𝐴𝑚𝑖𝑛,𝑖 ∙ 𝜏𝑟,𝑖
𝐴𝑚𝑖𝑛,𝑖
𝜏𝑟,𝑖
𝜎0,𝑖
∙ 1+
1.5 ∙ 𝜏𝑟,𝑖
(Turnsek - Cacovic)
valore minimo tra 𝐴𝑥,𝑖 e 𝐴𝑦,𝑖 ,
resistenza tangenziale media della muratura
Proprietà meccaniche della muratura
𝜏𝑟,𝑖
appendici della Circolare dell’ NTC del 2 Febbraio 2009, n.617
(in funzione della tipologia di muratura)
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (C.A.)
Pilastri:
Pilastro tipo per
ogni piano
Caratteristiche geometriche ed
armatura longitudinale
Stima delle proprietà meccaniche
dei materiali (fc, fy)
Sforzo normale
𝑥
𝑀𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
𝑦
𝑀𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
Momenti
resistenti
lungo x, y
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (C.A.)
INCASTRO –
INCASTRO SCORREVOLE
Taglio
resistente del
pilastro tipo
lungo x,y
𝑥
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
=
𝑥
2 ∙ 𝑀𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
ℎ𝑖
𝑦
𝑦
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖 =
2 ∙ 𝑀𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
ℎ𝑖
Taglio che manda in crisi il pilastro per presso-flessione
Taglio
resistente del
pilastro tipo
lungo x,y
𝑥
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
=
𝑥
𝑀𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
𝑦
𝑦
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖 =
ℎ𝑖
𝑀𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
ℎ𝑖
MENSOLA
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (C.A.)
Pilastri:
𝑥
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑛,𝑖
Taglio resistente
del generico
pilastro lungo x,y
𝑦
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑛,𝑖
=
𝑥
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
∙
𝐽𝑦,𝑛,𝑖
𝐽𝑦,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
𝐽𝑥,𝑛,𝑖
𝑦
= 𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖 ∙
𝐽𝑥,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
Ipotesi
Variabilità della
sezione dei
pilastri
Valutazione del comportamento di tutti i pilastri
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (C.A.)
In presenza di setti in calcestruzzo armato:
Setto tipo per
ogni piano
Caratteristiche geometriche,
armatura longitudinale e trasversale
Stima delle proprietà meccaniche dei
materiali (fc, fy)
VRc = 0.2 ∙ 𝑑 ∙ 𝑏 ∙ 𝑓𝑐
𝐴𝑠𝑤
VRs = 0.8 ∙ 𝑑 ∙
∙ 𝑓𝑦
𝑠
𝑑
𝑏
𝑓𝑐
𝐴𝑠𝑤
𝑠
𝑓𝑦
Taglio
resistente
lungo x, y
dove
𝑉𝑠𝑒𝑡𝑡𝑜,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖 = 𝑚𝑖𝑛 VRc , VRs
NTC 2008
altezza utile della sezione
larghezza della sezione
resistenza a compressione cilindrica del calcestruzzo
area efficace dell’armatura trasversale
passo delle staffe
tensione di snervamento dell’acciaio
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (C.A.)
In presenza di setti in calcestruzzo armato:
Taglio resistente
del setto tipo
𝑉𝑠𝑒𝑡𝑡𝑜,𝑛,𝑖
𝐴𝑛,𝑖
= 𝑉𝑠𝑒𝑡𝑡𝑜,𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖 ∙
𝐴𝑡𝑖𝑝𝑜,𝑖
Proporzionalità del taglio con la sezione trasversale
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO (C.A.)
Edificio:
𝑁𝑃
Taglio resistente
del generico
piano lungo x,y
𝑥
𝑉𝑟,𝑖
=
𝑁𝑆𝑥
𝑥
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑛,𝑖
+
𝑛=1
𝑁𝑃
𝑦
𝑛=1
𝑁𝑆𝑦
𝑦
𝑉𝑟,𝑖 =
𝑉𝑝𝑖𝑙,𝑛,𝑖 +
𝑛=1
𝑁𝑃
𝑁𝑆𝑥 , 𝑁𝑆𝑦
𝑉𝑠𝑒𝑡𝑡𝑜,𝑛,𝑖
𝑉𝑠𝑒𝑡𝑡𝑜,𝑛,𝑖
𝑛=1
numero di pilastri del generico piano i-esimo,
numeri di setti del generico piano i-esimo in direzione x ed y
𝑦
𝑥
𝑉𝑟,𝑖 = min 𝑉𝑟,𝑖
, 𝑉𝑟,𝑖
TAGLIO RESISTENTE del piano i-esimo
TAGLIO RESISTENTE DELL’EDIFICIO
(C.A. e Muratura)
Forza agente al
generico piano
Taglio sollecitante
del generico piano
𝐹𝑖 = 1𝑔 ∙
𝑊
∙
𝑔
Sa=1g
𝑧𝑖 ∙ 𝑊𝑖
𝑁
𝑗=1 𝑧𝑗 ∙ 𝑊𝑗
𝑁
𝑉𝑠,𝑖 =
𝐹𝑘
𝑘=𝑖
rapporto minimo
𝑽𝒓,𝒊
𝑽𝒔,𝒊
individua il piano critico
TAGLIO RESISTENTE
dell’edificio
Fine della parte più
strettamente
meccanica !
Necessità di adeguare la valutazione del
taglio alle reali condizioni del fabbricato
Uso di un coefficiente riduttivo
COEFFICIENTE RIDUTTIVO
Si considerano 10 degli 11 parametri delle schede GNDT di II livello e
si utilizzano per ottenere un coefficiente riduttivo del parametro
escluso: il taglio resistente dell’edificio (parametro n.3)
•
C.A.
Muratura
Taglio resistente
dell’edificio
Per ogni parametro:
-
4 classi di vulnerabilità
4 punteggi
Pesi diversi
•
Per ogni parametro:
-
-
Schede GNDT:
3 classi di vulnerabilità (ad
eccezione dell’ultimo)
3 punteggi (ad eccezione
dell’ultimo)
Pesi unitari
Riconosciute a livello nazionale
Struttura consolidata
Molte esperienze già fatte
Esistenza di manuali per la compilazione
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
1. Tipo e organizzazione del sistema resistente
Esprime il grado di funzionamento scatolare dell’organismo murario attraverso il rilievo della
presenza e dell’efficacia dei collegamenti delle murature con ammorsature agli spigoli ai
diversi piani.
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝1 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤1 = 1.5
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
2. Qualità del sistema resistente
La qualità del sistema resistente dipende dai seguenti fattori:
A. il tipo di materiale;
B. il tipo di apparecchiatura muraria;
C. il tipo di connessioni.
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝2 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤2 = 0.25
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
4. Posizione edificio e fondazioni
Esprime una valutazione sintetica sia della posizione dell’edificio, in relazione al terreno
della zona circostante, che delle fondazioni, in relazione al tipo di terreno e alle differenze
del piano di posa
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝4 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤4 = 0.75
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
5. Orizzontamenti
Esprime il ruolo degli orizzontamenti nell’ottica di un buon funzionamento scatolare
dell’edificio, attraverso buoni collegamenti alle pareti verticali ed un’elevata rigidezza
dell’orizzontamento nel proprio piano.
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝5 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤5 = 0.5 ∙
100
𝛼0
punteggio
peso
𝛼0 percentuale di orizzontamenti rigidi ben collegati
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
6. Configurazione planimetrica
Si valuta se l’edificio è regolare in pianta o meno
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝6 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤6 = 0.5
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
7. Configurazione in elevazione
Si valuta se l’edificio è regolare in altezza o meno
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝7 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤7 =
punteggio
0.5
Se l’irregolarità è data solamente dai
porticati al PT
1.0
altrimenti
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
8. Distanza massima fra le murature
Si tiene conto della presenza di pareti (esclusi tramezzi) intersecate da muri trasversali, capaci
di costituire un vincolo efficace per i tratti considerati, posti a distanza eccessiva fra loro. La
presenza dei muri ortogonali contrasta l’instaurarsi dei meccanismi di danno di primo modo
(ribaltamento fuori del piano) della parete in esame.
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝8 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤8 = 0.25
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
9. Copertura
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
𝑝9 =
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤9 = 0.5 + 𝛼1 + 𝛼2
punteggio
peso
2
0.25 copertura in latero-cemento o comunque di peso maggiore o uguale a 200 kg/m
𝛼1 =
0 altrimenti
𝛼1 =
0.25 rapporto tra perimetro copertura e la lunghezza compl delle zone d’appoggio è >2.0
0 altrimenti
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
10. Elementi non strutturali
Si tiene conto con questa voce di infissi, appendici e aggetti che possono causare con la
caduta danno a persone o a cose
𝑝10
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
=
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤10 = 0.25
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
11. Stato di fatto
Si tiene conto con questa voce dello stato di conservazione degli edifici
𝑝11
0 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐴)
5 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
=
20 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
punteggio
𝑤11 = 1.00
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
Riepilogo
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (Muratura)
Vi nel caso
peggiore
𝑉𝑖 𝐷 = 𝑝𝑖 𝐷 ∙ 𝑤𝑖
10
𝑉𝑖 = 𝑝𝑖 ∙ 𝑤𝑖
𝑉𝑝𝑒𝑔𝑔 =
𝑉𝑖 𝐷
Taglio resistente
dell’edificio ridotto
10
𝐶𝑟𝑖𝑑 =
1−𝛼∙
𝑖=1
𝛼
Hp
𝑉𝑟,𝑟𝑖𝑑 = 𝐶𝑟𝑖𝑑 ∙ 𝑉𝑟
𝑖=1
𝑉𝑖
𝑉𝑝𝑒𝑔𝑔
coefficiente di calibrazione
𝐶𝑟𝑖𝑑 = 0.5
(caso peggiore)
𝐶𝑟𝑖𝑑 = 1.0
(caso migliore)
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
1. Tipo e organizzazione del sistema resistente
Classi
A - Struttura rigida-resistente
B - Struttura rigida-fragile / deformabileresistente.
C - Struttura rigida-fragile / deformabiledebole
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝1 = −1.00 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−2.00 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
𝑤1 = 1.00
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
2. Qualità del sistema resistente
Si considerano:
a) Tipo e qualità dei materiali usati
b) Caratteristiche di esecuzione dell’opera
c) Caratteristiche di progettazione dell’opera
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝2 = −0.25 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
𝑤2 = 1.00
punteggio
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
4. Posizione dell’edificio e fondazioni
Gli aspetti da prendere in esame sono:
1) Esistenza (o meno) di fondazioni e loro tipologia
2) Caratteristiche del terreno
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝4 = −0.25 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
punteggio
𝑤4 = 1.00
peso
5. Orizzontamenti
I requisiti sono:
a) funzionamento a lastra ed elevata rigidezza per deformazioni nel suo piano
b) efficace collegamento agli elementi verticali resistenti
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝5 = −0.25 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
punteggio
𝑤5 = 1.00
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
6. Configurazione planimetrica
La definizione della configurazione planimetrica è legata a:
1) Distribuzione delle masse e delle rigidezze
2) Forma in pianta
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝6 = −0.25 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
punteggio
𝑤6 = 1.00
peso
𝑤7 = 1.00
peso
7. Configurazione in elevazione
Si possono utilizzare tre criteri differenti
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝7 = −0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−1.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
punteggio
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
8. Collegamenti ed elementi critici
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝8 = −0.25 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
punteggio
𝑤8 = 1.00
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
9. Elementi con bassa duttilità
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
𝑝9 = −0.25 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
punteggio
𝑤9 = 1.00
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
10. Elementi non strutturali
I criteri per la classificazione sono:
1) Esistenza o meno di collegamenti reagenti anche a trazione (armature, colle,
tasselli o simili)
2) Stabilità alle azioni sismiche (anche in mancanza di collegamenti)
𝑝10
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
= −0.25 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵) punteggio
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
𝑤10 = 1.00
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
11. Stato di fatto
Valutazione dell’integrità di (stato fessurato, degrado):
1) Elementi resistenti in elevazione (pilastri, pareti, tamponature, travi, solai).
2) Elementi resistenti in fondazione.
3) Elementi non strutturali (parametro 10)
𝑝11
0
(𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒𝐴)
−0.50 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐵)
punteggio
=
−1.00 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶)
−2.45 (𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐷)
𝑤11 = 1.00
peso
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
Riepilogo
COEFFICIENTE RIDUTTIVO (C.A.)
Vi nel caso
peggiore
𝑉𝑖 𝐶 = 𝑝𝑖 𝐶 𝑝𝑒𝑟 𝑖 = 1 …10
𝑉11 𝐷 = 𝑝11 𝐷
9
𝑉𝑖 = 𝑝𝑖 ∙ 𝑤𝑖
𝑉𝑝𝑒𝑔𝑔 =
𝑉𝑖 𝐶 + 𝑉11 𝐷
𝑖=1
𝑉𝑟,𝑟𝑖𝑑 = 𝐶𝑟𝑖𝑑 ∙ 𝑉𝑟
Taglio resistente
dell’edificio ridotto
10
𝐶𝑟𝑖𝑑 =
1−𝛼∙
𝑖=1
𝛼
Hp
𝑉𝑖
𝑉𝑝𝑒𝑔𝑔
coefficiente di calibrazione
𝐶𝑟𝑖𝑑 = 0.5
(caso peggiore)
𝐶𝑟𝑖𝑑 = 1.0
(caso migliore)
ACCELERAZIONE DI COLLASSO DELL’EDIFICIO (Muratura)
Dividendo il taglio resistente ridotto per il peso della parte di edificio
gravante sul piano in esame si ottiene:
𝑆𝑎,𝑐
𝑉𝑟,𝑟𝑖𝑑
=
𝑊𝑔𝑟𝑎𝑣
(pseudo-accelerazione di collasso)
Perché questa
operazione?
𝐹 =𝑚∙𝑎
𝑉𝑟,𝑟𝑖𝑑 = 𝑊𝑔𝑟𝑎𝑣 ∙ 𝑆𝑎,𝑐
ACCELERAZIONE DI COLLASSO DELL’EDIFICIO (Muratura)
Il passaggio dalla pseudo-accelerazione, 𝑆𝑎,𝑐 , all’accelerazione al suolo che porta a
collasso la struttura, 𝑃𝐺𝐴𝑐 , è stabilito dalla seguente relazione:
𝑃𝐺𝐴𝑐 =
𝛼𝑃𝑀 =
𝑆𝑎,𝑐
𝛼𝑃𝑀 ∙ 𝛼𝐴𝐷 ∙ 𝛼𝐷𝑇 ∙
1
𝛼𝐷𝑈𝐶
0.80
(edificio a più piani)
1.00
(edificio ad un solo piano)
Coefficiente di
partecipazione modale
Coefficiente di amplificazione
spettrale
𝛼𝐴𝐷 = 2.50
𝛼𝐷𝑇 =
Accelerazione al suolo
di collasso dell’edificio
0.80
(tamponature non considerate)
1.00
(contributo delle tamponature significativo
rispetto a quello del sistema resistente)
𝛼𝐷𝑈𝐶 = 2.00
Coefficiente che tiene
conto di fenomeni
dissipativi
Fattore di struttura
ACCELERAZIONE DI COLLASSO DELL’EDIFICIO (C.A.)
Dividendo il taglio resistente ridotto per il peso della parte di edificio gravante sul
piano in esame si ottiene:
𝑆𝑎,𝑐
𝑉𝑟,𝑟𝑖𝑑
=
𝑊𝑔𝑟𝑎𝑣
(pseudo-accelerazione di collasso)
Perché questa
operazione?
𝐹 =𝑚∙𝑎
𝑉𝑟,𝑟𝑖𝑑 = 𝑊𝑔𝑟𝑎𝑣 ∙ 𝑆𝑎,𝑐
ACCELERAZIONE DI COLLASSO DELL’EDIFICIO (C.A.)
Il passaggio dalla pseudo-accelerazione, 𝑆𝑎,𝑐 , all’accelerazione al suolo che porta a
collasso la struttura, 𝑃𝐺𝐴𝑐 , è stabilito dalla seguente relazione:
𝑃𝐺𝐴𝑐 =
𝛼𝑃𝑀 =
𝑆𝑎,𝑐
𝛼𝑃𝑀 ∙ 𝛼𝐴𝐷 ∙ 𝛼𝐷𝑇 ∙
1
𝛼𝐷𝑈𝐶
0.80
(edificio a più piani)
1.00
(edificio ad un solo piano)
Coefficiente di
partecipazione modale
Coefficiente di amplificazione
spettrale
𝛼𝐴𝐷 = 2.50
𝛼𝐷𝑇 =
Accelerazione al suolo
di collasso dell’edificio
0.80
(tamponature non considerate)
1.00
(contributo delle tamponature significativo
rispetto a quello del sistema resistente)
𝛼𝐷𝑈𝐶 = 2.00 − 3.00
(in base ai tassi di lavoro dei materiali
sotto le azioni statiche)
Coefficiente che tiene
conto di fenomeni
dissipativi
Fattore di struttura
SCHEDA DI SINTESI
MURATURA
C.A.
VERIFICA DEI RISULTATI (Muratura)
Confronto tra Metodo speditivo e Analisi globale (Push Over)
120%
PGAc/PGAd [%]
100%
Metodo Speditivo
Verifica Globale
80%
60%
40%
20%
0%
• Confronto sulla base dei meccanismi globali dei fabbricati
• Errore medio inferiore 15%
RISULTATI (Muratura)
𝑷𝑮𝑨𝒄 in funzione del rapporto Ares/Apiano
1,00
PGAc [g]
??
0,10
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
Ares/Apiano [%]
7%
8%
9%
10%
CASI PARTICOLARI
(Z008) Istituto professionale commericale “Canedi” Medicina(BO)
Edificio in muratura
PGAC = 0,87g !!
Pianta
regolare
Un solo piano
fuori terra
Regolare in
altezza
CASI PARTICOLARI
(Z008) Istituto professionale commercIale “Canedi” Medicina(BO)
Edificio in muratura
PGAC = 0,87g !!
Copertura
leggera (legno)
Struttura molto
regolare
Peso non elevato
dell’edificio
La PGAC è
inevitabilmente
ELEVATA
RISULTATI (C.A.)
Confronto tra Metodo speditivo e Analisi globale (Push Over)
160%
140%
120%
PGAc/PGAd [%]
100%
80%
60%
40%
20%
0%
Metodo Speditivo
Verifica Globale
CASI PARTICOLARI
(A035) Liceo scientifico “Copernico” Bologna
Elementi in c.a. prefabbricato
con nodi gettati in opera
PGAC = 0,61g
3 piani fuori
terra
CASI PARTICOLARI
(A035) Liceo scientifico “Copernico” Bologna
•
•
Irregolare in altezza
Impalcato rigido
Molto irregolare in
pianta per presenza
di setti eccentrici
PGAC = 0,61g
setti
CONCLUSIONI
• Messa a punto di uno strumento adeguatamente affidabile per la
valutazione comparativa semplificata della vulnerabilità sismica
di patrimoni edilizi.
• Richiesta di risorse e tempi «limitati» per l’applicazione della
procedura. Minima invasività delle indagini.
• Uso di strumenti riconosciuti (quando possibile) e procedure
trasparenti e flessibili per le valutazioni quantitative.
• Capacità di accoppiare aspetti prettamente meccanici a
valutazioni «esperte» di carattere geometrico-qualitativo.
• Generazione di risultati quantitativi in grado di essere
successivamente rielaborati alla luce di altri criteri socioeconomici.
SVILUPPI IN CORSO
• Individuazione di parametri sintetici significativi in grado di
guidare la previsione (area di piano resistente, N° piani)
• Ricalibrazione di alcuni coefficienti facendo uso del database
appena completato
• Presenza di setti in c.a. eccentrici
• Edifici isostatici prefabbricati
Marco Savoia
CIRI Edilizia e costruzioni – Università di Bologna
[email protected]
www.unibo.it
