REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica Lancio Progetto Triennale: Dipartimento Protezione Civile – Consorzio RELUIS Napoli, 15.11.2005 – Facoltà di Ingegneria, Univ. degli Studi di Napoli Federico II
Linea di Ricerca 1 Valutazione e riduzione della vulnerabilità di edifici in muratura Responsabili: Guido Magenes – Università di Pavia Sergio Lagomarsino – Università di Genova Finalità del progetto Ordinanza P.C.M. 3274/03 e s.m.i. • Gli edifici in muratura, sia ordinari che di valore storico monumentale, costituiscono una delle classi di manufatti più vulnerabili al sisma. Nonostante i numerosi studi condotti in anni recenti esistono innumerevoli problemi aperti nel campo dei metodi di valutazione e di verifica dell'esistente, delle tecniche di intervento, della disponibilità di normative e codici di pratica adeguati. • La recente riformulazione dell'Ordinanza (O.P.C.M. 3431/05) contiene nuove indicazioni per la verifica degli edifici esistenti in muratura, che costituiscono il trasferimento sul piano applicativo dei più recenti risultati della ricerca. • Tuttavia, le metodologie ed i criteri alla base dell’Ordinanza meritano ulteriori approfondimenti, ed esistono aspetti non ancora affrontati e rilevanti dal punto di vista applicativo. • Il programma di ricerca si propone di ottenere risultati utili alla predisposizione di strumenti, criteri ed indicazioni pre­ normative ed alla redazione di linee guida di supporto all'attività progettuale.
Temi della ricerca 1. Gli edifici in aggregato nei centri storici 2. Gli edifici a struttura mista muratura­c.a. 3. Il consolidamento sismico degli edifici a) il ruolo dei solai e delle coperture b) il consolidamento della muratura 4. La modellazione della risposta sismica 5. Manuali e documenti divulgativi
Unità di Ricerca 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. UNIPV UNITN UNINA UNIPZ UNIGE UNIPG UNIPD POLIMI ROMA3 UNIFI UNIBS POLIMI­b UNIPI UNICT ROMA1 UNISR UNIRC UNIVE UNINA­b ARX Pavia ING Trento ING Napoli (DAPS) ING Potenza ING Genova ING Perugia ING Padova ING Milano ARCH Roma Tre ARCH Firenze ING Brescia ING Milano ING Pisa ING Catania ING Roma ING Siracusa ARCH Reggio Calabria ARCH Venezia ARCH Napoli ARCH Venzone (UD) Guido Magenes Maurizio Piazza Nicola Augenti Domenico Liberatore Sergio Lagomarsino Antonio Borri Claudio Modena Luigia Binda Gianmarco De Felice Andrea Vignoli Ezio Giuriani Maria Adelaide Parisi Mauro Sassu Ivo Caliò Luis Decanini Caterina Carocci Vittorio Ceradini Francesco Doglioni Claudia Casapulla Alberto Moretti
Tema 1 – Edifici in aggregato Responsabile: Antonio Borri (UNIPG)
UR coinvolte Sottotema Responsabile 1.1 Classificazione tipologica degli aggregati e dei meccanismi di danno C. Carocci 5,6,7,8,16,1 7,20 1.2 Analisi e verifica dei meccanismi locali G. De Felice 1,4,5,9,15,1 6,17,19 1.3 Analisi sismica globale sull'Unità Edilizia A. Borri 1,5,6,20 1.4 Criteri e tecniche di intervento 1,5,6,7,8,9, 16,17,18 S. Lagomarsino IL COMPORTAMENTO SISMICO DELLE STRUTTURE IN MURATURA NEGLI AGGREGATI EDILIZI Meccanismi di collasso del singolo pannello (da Rondelet) Danno sismico in edifici in muratura
Il collasso della volta nella Basilica di S. Francesco ad Assisi
IL COMPORTAMENTO SISMICO DELL’AGGREGATO
Meccanismi di danno in centri storici CULTURA SISMICA LOCALE
AMMORSAMENTI Presidi antisismici nei centri storici Consolidamenti tradizionali catene - contrafforti - barbacani - archi di contrasto - intasamenti
ANALISI LIMITE DELL’EQUILIBRIO Analisi cinematica lineare e non lineare a0 P2 P2 a0 P1 P1
q1
Ribaltamento globale di una parete di testata con buon ammorsamento
Edifici in aggregato ­ Prodotti a) Repertorio dei tipi di aggregato edilizio, in relazione alla morfologia urbanistica del centro storico, ed individuazione delle unità edilizie, con indicazione degli elementi utili ad individuare le fasi di formazione (accrescimenti, intasamenti, rifusioni, sopraelevazioni). b) Implementazione ed integrazione del DATABASE sugli edifici dei centri storici già esistente presso la Protezione Civile, in particolare con riferimento agli aggregati. c) Creazione di un database fotografico dei meccanismi di danno, strutturato per parole chiave in funzione della tipologia del meccanismo, dei fattori specifici di vulnerabilità e del tipo murario. d) Abaco dei meccanismi di danno di aggregati ed edifici, organizzato per schede interpretative dei meccanismi tipici e delle possibili varianti con rappresentazione grafica e descrizione degli stessi, ed individuazione degli elementi costruttivi essenziali alla modellazione. e) Rapporto tecnico contenente una dettagliata descrizione delle prove sperimentali e numeriche condotte, con riferimento alla valutazione del moltiplicatore di attivazione del meccanismo di danno. f) Database di accelerogrammi naturali selezionati e criteri per il relativo utilizzo nell’esecuzione di analisi dinamiche nonlineari. g) Rapporto tecnico contenente una dettagliata descrizione delle prove dinamiche su tavola vibrante, eseguite su modelli rappresentativi di macroelementi, interessati da meccanismi locali di danno e collasso
Tema 2 – Edifici misti muratura ­ c.a. Responsabile: Gianmarco De Felice (ROMA3)
2.1 Analisi tipologica V. Ceradini 3,5,9,13,14,15, 16,17 2.2 Sperimentazione e diagnostica M. Sassu 3,5,6,10,13,14, 15,16,17 2.3 Modellazione e criteri di verifica L. Decanini 1,3,5,9,13,14, 15 Edifici misti muratura ­ c.a. ­ Prodotti
a) Repertorio delle diverse tecniche costruttive di edifici a struttura mista muratura­c.a.; loro influenza sul comportamento sismico e sulla modellazione per la valutazione della vulnerabilità. Indicatori per la classificazione dei casi reali all'interno delle tipologie proposte. b) Rapporti dettagliati delle indagini sperimentali, corredati di dati raccolti ed organizzati su supporto informatico. Tema 3 – Consolidamento sismico degli edifici in muratura 3a – Solai, volte e coperture Responsabile: Maurizio Piazza (UNITN) 3a.1 Il ruolo dei solai, delle coperture e dei cordoli C. Modena 3a.2 Il ruolo ed il comportamento delle volte A. Borri 1,2,5,6,7,11,16, 17,18 5,6,16,17,19 3a.3 Sperimentazione E. Giuriani 2,6,11,12 3a.4 Criteri e tecniche di intervento M. Piazza 2,6,7,11,12 Prodotti a) Rapporti dettagliati delle prove sperimentali su solai e coperture lignee, corredati di dati raccolti ed organizzati su supporto informatico.
Tema 3 – Consolidamento sismico degli edifici in muratura 3b – Muratura Responsabile: Claudio Modena (UNIPD)
3,5,6,7,8,16,1 7,18 3b.1 Classificazione regionale L. Binda 3b.2 Raccolta dei dati esistenti sui parametri meccanici N. Augenti 3,6,7,8,10 3b.3 Indagini diagnostiche su tipologie murarie A. Vignoli 1,4,5,6,7,8,10, 13 3b.4 Tecniche d’intervento per il consolidamento della muratura C. Modena 5,6,7,8,16,17, 18 LA MURATURA importanza della sezione trasversale
Meccanismi locali Negli edifici esistenti in muratura spesso avvengono collassi parziali per perdita dell'equilibrio di porzioni murarie. Muratura di buona qualità Muratura di qualità scadente Formazione di lesioni e comportamento per blocchi rigidi Fessurazione diffusa, disgregazione e distacco tra i paramenti
3b. Muratura ­ Prodotti a) Database delle tipologie murarie, distinte per Regione, costituito da schede tecniche consultabili e selezionabili con diverse chiavi di interrogazione, implementabile con nuovi dati anche in futuro. b) Raccolta di dati sperimentali e tabelle di riferimento sulle caratteristiche meccaniche delle diverse tipologie di muratura, ottenute con martinetti piatti, prove di compressione diagonale ed attraverso correlazioni con prove ND; coefficienti di influenza di alcuni parametri qualitativi (malta, listature, ecc.). c) Definizione di procedure per l’esecuzione delle prove di caratteriz­ zazione meccanica in sito ed il trattamento dei dati acquisiti, al fine della determinazione dei parametri meccanici della muratura. d) Rapporto tecnico con indicazione delle prove diagnostiche ND per la caratterizzazione della malta nelle murature storiche (penetrometri, trapani, prove chimico­fisiche in laboratorio). e) Rapporto tecnico sull’uso della prova con martinetto piatto, per la determinazione dei moduli elastici e della resistenza a compressio­ ne e a taglio (limiti di applicabilità e attendibilità della prova). f) Rapporto tecnico descrittivo degli interventi di consolidamento della muratura esaminati nel corso della ricerca (diatoni artificiali, iniezioni di malta, impregnazione, stilatura, ristilatura armata, sostruzione muraria/cuci­scuci), con riferimento a: campi di applicazione, modalità esecutive, efficacia dimostrata dalla sperimentazione.
Tema 4 – Metodi di analisi Responsabili: Guido Magenes (UNIPV) Sergio Lagomarsino (UNIGE)
4.1 Criteri per il progetto di conoscenza (LC) S. Lagomarsino 2,5,6,7,8, 16,17,18 4.2 Sperimentazione statica e dinamica su edifici reali G. Magenes 1,5,7,10, 17 4.3 Comportamento delle fasce di piano N. Augenti 1,3,5,10 4.4 Validazione e confronto tra i diversi metodi di analisi e criteri di modellazione I. Caliò 1,5,7,9, 10,14 LIVELLI DI CONOSCENZA
Modelli di calcolo per l’analisi statica non lineare di edifici in muratura
Elementi finiti
“A meccanismo
di piano”
à Edifici fino a 2 piani modelli a “meccanismi di piano” (es. POR­ FLEX, POR­90, etc.)
Tomaževič, Braga e Dolce
Gambarotta e Lagomarsino, Papa e
Nappi., Lourenço
Modelli a macroelementi’
fascia maschio nodo
MAS3D
PEFV
Braga, Liberatore,
Spera
D’Asdia e Viskovic
SAM
Magenes, Della Fontana,
Bolognini
TREMURI
Lagomarsino, Penna e Galasco
Metodi di analisi ­ Prodotti
a) b) Rapporti dettagliati delle indagini sperimentali condotte su elementi strutturali murari (fasce di piano) corredati di dati raccolti ed organizzati su supporto informatico. Rapporto tecnico­scientifico di sintesi sui modelli e sui metodi di analisi per gli edifici in muratura, con repertorio di casi studio e confronto tra modelli, e con capitolo pre­normativo di raccomandazioni. Manuali e Linee Guida a) Manuale dei meccanismi di danno locale nei centri storici, contenente: 1) una classificazione degli aggregati edilizi; 2) un abaco dei possibili meccanismi di danno e collasso; 3) una procedura generale per l’analisi e la verifica; 4) formule di immediato utilizzo per i meccanismi più frequenti; 5) alcuni esempi di applicazione a casi reali. b) Linee guida per l’analisi globale dell’Unità Edilizia, come parte di un aggregato, tenendo conto delle caratteristiche tipologiche dello stesso, della posizione della cella e delle interazioni con quelle adiacenti. c) Linee guida per il progetto di interventi di consolidamento sismico di Unità Edilizie negli aggregati dei centri storici. Il documento presenterà: 1) un repertorio delle tecniche di intervento, con indicazione dei principi di funzionamento e delle modalità esecutive di realizzazione; 2) le soluzioni più efficaci nelle diverse situazioni, comprensive di strumenti per il dimensionamento e le verifiche. d) Manuale per il rilievo, la verifica sismica, il progetto degli interventi degli edifici misti in muratura e c.a.. Raccolta di esempi di casi studio per l'applicazione delle metodologie di analisi e verifica sviluppate per edifici in muratura semplice ed edifici misti.
Manuali e Linee Guida e) Linee guida per il consolidamento di strutture voltate. Linee guida per il consolidamento dei solai lignei e dei collegamenti solai­ pareti. Linee guida per il consolidamento di coperture lignee e dei collegamenti. f) Manuale per il riconoscimento della qualità muraria, contenente: 1) una dettagliata classificazione dei tipi murari e delle varianti regionali; 2) la definizione delle “ regole dell’arte” alla base di ciascuna tipologia; 3) le procedure di riconoscimento visivo e tramite indagini ND (con riferimento a diversi livelli di indagine, in conformità ai Livelli di Conoscenza indicati dall’Ordinanza); 4) valori di riferimento delle proprietà meccaniche della muratura e metodi di prova per la loro determinazione diretta. g) Linee guida per il progetto di interventi di consolidamento sismico degli edifici esistenti in muratura. Il documento dovrebbe rappresentare l’esemplificazione, eventualmente rivista alla luce dei risultati delle varie ricerche, dell’Allegato 11.E presente nell’ultima revisione dell’Allegato 2 all’Ordinanza.
