Riparazione e miglioramento sismico di un aggregato edilizio in muratura a L'Aquila

Aggregati edilizi: un esempio di intervento a L’Aquila 

Gli aggregati, particolarmente frequenti nei centri storici, sono caratterizzati dal fatto che il comportamento delle singole parti o Unità Strutturali è influenzato da quello delle Unità Strutturali adiacenti. L’analisi numerica degli edifici in aggregato è utile per identificare le maggiori criticità delle strutture, ma per questa tipologia strutturale il rilievo e la determinazione delle proprietà dei materiali è fondamentale per la realizzazione di modelli accurati.

Questo caso studio riguarda lavori di riparazione e miglioramento sismico di un aggregato edilizio in muratura ubicato nella provincia di L’Aquila. Il fabbricato, a seguito del sisma del 6 aprile 2009 e successivi, ha riportato molteplici danni che sono attribuibili ad una serie di carenze strutturali, sia locali sia globali, rilevate nel fabbricato. 

L’obiettivo principale è stato quello di ridurre le principali vulnerabilità della struttura e raggiungere un grado di sicurezza adeguato alla richiesta Normativa utilizzando tecnologie innovative che si associano bene con i materiali esistenti.

La normativa applicata

In questo caso sono state applicate le NTC 2008, vediamo in ogni caso cosa dicono le nuove norme tecniche NTC2018 e Circolare 2019 innanzi tutto, per il coefficiente di sicurezza sul materiale chiarisce:

Per gli edifici in muratura, anche considerate le conoscenze acquisibili, le verifiche nei riguardi di tutte le azioni possono essere eseguite utilizzando, quando previsto, un coefficiente γ_M non inferiore a 2 (Tab. 4.5.II in § 4.5.6.1 e §7.8.1.1 delle NTC).

Il paragrafo C8.7.1.3.2 parla nello specifico di edifici in aggregato, innanzitutto dice di determinare le Unità Strutturali (US) che compongono l’aggregato e determinare eventuali azioni che derivano da US contigue. In alcuni contesti può essere necessario modellare l’intero aggregato.

L’US deve comunque garantire con continuità il trasferimento dei carichi in fondazione e, generalmente, e delimitata o da spazi aperti, o da giunti strutturali, o da edifici contigui costruiti, ad esempio, con tipologie costruttive e strutturali diverse, o con materiali diversi, oppure in epoche diverse.

Tra le interazioni strutturali con gli edifici adiacenti occorre considerare: le azioni (sia verticali che orizzontali) provenienti da solai o da pareti di US adiacenti; le spinte di archi e volte appartenenti ad US contigue; le spinte provenienti da archi di contrasto o da tiranti ancorati su altri edifici; i martellamenti tra US adiacenti.

Figura 1 Modello strutturale PRO_SAP

La definizione del modello

La definizione di modelli di riferimento che descrivano il comportamento dell’edificio costituisce una delle fasi più complesse dell’intera procedura di analisi.

L’adeguata conoscenza del manufatto è presupposto fondamentale e fase imprescindibile per la comprensione di singole criticità e del comportamento strutturale; l’attendibilità dei risultati, dunque, è strettamente legata al livello di conoscenza.

Le verifiche strutturali sono state eseguite mediante analisi sismiche sia globali sia locali. Sulla base di quanto prescritto dalla Normativa vigente (DM08), l’analisi globale è stata eseguita applicando come metodologia l’Analisi dinamica lineare con fattore di struttura q operata mediante PRO_SAP di 2S.I.  per determinare, tra l’altro, le relazioni tra le varie US.

La scelta della tipologia di analisi è legata sia all’irregolarità geometrica del fabbricato, sia al fatto che il 1° modo eccita una percentuale di massa inferiore al limite minimo del 60% previsto dalla Normativa ai fini dell’applicabilità dell’analisi statica non lineare. Tale metodologia di calcolo ben approssima il reale comportamento della struttura.

Figura 2 Primo modo di vibrare

Le verifiche dello stato di fatto

Lo stato di fatto ha evidenziato

1. Carenza di proprietà meccaniche della muratura

• muratura di tipo irregolare per la presenza: di pietrame non squadrato con ciottoli arrotondati, 
• disposizione caotica senza filari regolari e collegamenti trasversali, 
• materiali con differenti caratteristiche su uno stesso paramento
• malta di cattiva qualità ed in taluni casi del tutto assente
• presenza di vuoti interni alla muratura da piccoli ad ampi (muratura a sacco)

2. Cattiva qualità del collegamento tra murature ortogonali

• presenza di cantonali privi di ammorsamento (connessioni angolari)
• carenza di ammorsatura tra muri di facciata e di spina (connessioni nei martelli)
• presenza di murature di differenti caratteristiche ed appartenenti ad epoche costruttive differenti prive di collegamenti
• mancanza di incatenamenti metallici in grado di impedire i ribaltamenti delle pareti fuori dal piano

Danni strutturali riscontrati:

• distacco in corrispondenza degli incroci tra i muri
• ribaltamento di pareti murarie fuori dal piano

Figura 3 Danni riscontrati

3. Carenza statica dei solai di piano e cattiva qualità del collegamento alle pareti

• carenza delle cerchiature di piano
• collegamenti di ripartizione sulle murature sottostanti inadeguati
• presenza di solai in ferro e laterizio con luci elevate molto sensibili alle azioni orizzontali
• presenza di solai in legno con luci elevate

Danni strutturali riscontrati:

• lesioni e distacchi sulle murature perimetrali (azioni di martellamento dei solai)
• lesioni e distacchi al di sotto delle putrelle metalliche
• elevata inflessione degli elementi metallici

4. Carenza degli architravi

• carenza degli architravi esistenti - inadeguati dal punto di vista delle dimensioni e dei materiali adottati.

Danni strutturali riscontrati:

• lesioni delle porzioni di muratura sopra le aperture

5. Carenza statica ed azione spingente delle coperture

• mancanza di cordoli di ripartizione e catene in sommità

Danni strutturali riscontrati:

• presenza di lesioni delle murature sottostanti i tetti caratterizzanti lievi movimenti rotazionali imputabili all’azione spingente localizzata nei punti di appoggio delle travi della copertura e l’assenza di cordoli di sommità.

Le verifiche sismiche svolte con PRO_SAP  sul modello globale del fabbricato hanno evidenziato che lo stato limite ultimo viene raggiunto primariamente per l’innescarsi di meccanismi locali per i quali si ottiene un valore di sicurezza basso e nello specifico del 7.3 % circa.

PRO_SAP  consente infatti di ottenere le verifiche automatiche previste dalla normativa: pressoflessione nel piano e fuori dal piano, taglio, verifiche di eccentricità e delle travi di accoppiamento.

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