La misura dell’indice di vulnerabilità degli edifici in C.A. di due comuni Valdostani

La vulnerabilità sismica è uno dei tre parametri, insieme alla pericolosità sismica e al valore esposto, che definisce il rischio sismico. In particolare, questo parametro risulta essere il più importante dei tre dal punto di vista dell’ingegneria del costruire, in quanto è il parametro che il professionista, nel suo operato, riesce a modificare. 

Lo studio della vulnerabilità è stato applicato ai comuni Valdostani di La Salle e Morgex e si è diviso in due fasi principali. Nella prima fase si è studiata la vulnerabilità sismica generale degli aggregati urbani attraverso l’ausilio delle “schede Cartis”[3], con gli obiettivi di caratterizzare le tipologie strutturali presenti sul territorio e di individuare la tipologia in c.a. maggiormente diffusa. 

Nella seconda fase si è quindi analizzato un edificio campione, appartenente alla tipologia individuata in precedenza, e su questo, con l’ausilio del software CDM Dolmen, si sono effettuate delle analisi strutturali dettagliate. Gli obiettivi di questa seconda fase sono la determinazione dei valori di vulnerabilità sismica secondo diversi metodi, così da confrontarli tra loro e, a parità di periodo e dimensioni, comparare la vulnerabilità della tipologia Valdostana con quella già misurata in provincia di Torino [2,7,8].

 

La valutazione della vulnerabilità sismica dei comuni di La Salle e Morgex 

Prima fase: vulnerabilità sismica generale degli aggregati urbani 

Lo studio dell’evoluzione storica del costruito nei due comuni citati ha permesso di individuare tre comparti omogenei caratterizzati ognuno da una tipologia strutturale ben definita. Il comparto più antico, sviluppato lungo le vie storiche, è denominato “centro storico” ed è caratterizzato generalmente da edifici in muratura con caratteristiche molto omogenee al suo interno.

I successivi comparti, sviluppati attorno al centro storico e lungo le vie principali, costruiti nel XX secolo, sono denominati “prima espansione” e “seconda espansione” e sono caratterizzati da edifici in c.a. appartenenti rispettivamente agli anni 1960/70 e agli anni 1980/90. In questa fase non sono state individuate differenze sostanziali nello sviluppo storico, nella distribuzione e nelle caratteristiche degli edifici dei comuni studiati.

 

La misura dell’indice di vulnerabilità degli edifici in C.A. di due comuni Valdostani

Figura 1


Per quanto riguarda la scelta della tipologia strutturale da analizzare con maggiore dettaglio, nonostante le caratteristiche dei due comparti in c.a. fossero molto simili, si è optato per analizzare il comparto di prima espansione considerato come il più vulnerabile in base alle caratteristiche strutturali raccolte nella scheda Cartis.  Si riporta di seguito in Fig. 1 la distribuzione dei comparti nei due comuni.

 

Seconda fase: analisi di un edificio campione

Terminata la classificazione delle tipologie costruttive, si è individuato un edificio rappresentativo del comparto di prima espansione. Il fabbricato è situato nel comune di Morgex, è stato costruito nel 1973, vedi Figura 2, e presenta:

  • Tre piani fuori terra e un piano interrato
  • Struttura portante in c.a.;
  • Telaio in una sola direzione;
  • Box type foundation”;
  • Disposizione asimmetrica delle tamponature al piano terra;
  • Copertura su più livelli;

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Figura 2 - Edificio campione

La modellazione dell’edificio è stata effettuata con l’ausilio del software Dolmen [4] utilizzando i dati presenti nel progetto originario dell’edificio, reperiti presso l’archivio comunale e il genio civile di Aosta. Con riferimento alla Fig. 3, con tale modello sono stati determinati diversi parametri connessi con la misura della vulnerabilità sismica. 

Modello strutturale dell’edificio campione

Figura 3 - Modello strutturale dell’edificio campione 

Il Grado di Difformità

Il primo approccio per valutare la vulnerabilità sismica è il Grado di Difformità (GDD) definito come la percentuale di armatura mancante rispetto all’armatura presente [1].

Il grado di difformità


Questo parametro richiede la progettazione delle sezioni secondo le NTC18 [1] in modo da coprire con i diagrammi resistenti i diagrammi sollecitanti, superando in alcuni casi l’armatura massima prevista dalle normative. Altre caratteristiche principali di questo metodo sono la possibilità di ottenere valori sia per singoli elementi sia anche in più sezioni dello stesso, così da poter individuare gli elementi deboli all’interno di un edificio.

Con questo metodo sono stati calcolati il GDD dei pilastri e delle travi; tali valori, riportati in Tabella 1, sono maggiori negli elementi a quota inferiore, inoltre nelle travi i valori di GDD sono più elevati sugli appoggi rispetto alla campata. Questi dati confermano, per gli edifici di questa tipologia, l’ipotesi di rottura classica in caso di evento sismico, ovvero di rottura dei pilastri.

Tabella 1

Grado di Difformità di travi e pilastri

 

L’indice di vulnerabilità sismica: Metodo 1

L’indice di vulnerabilità sismica è calcolato secondo quanto indicato nelle NTC18 [1] e nella relativa circolare .

In particolare, con il software Dolmen si è ricavato il valore di ζe inserendo negli elementi monodimensionali del fabbricato l’armatura presente nelle tavole strutturali di costruzione (armatura reale) e si è scalata l’azione sismica andando ad agire sulla vita nominale dell’opera.

L’indice di vulnerabilità sismica: Metodo 1

Il calcolo è di tipo iterativo e, una volta ottenuto il valore massimo, in termini di anni di vita nominale per cui la struttura resiste all’azione sismica, si ricava il valore di ζe facendo il rapporto tra il valore di ag dello spetto resistente e il valore di ag dello spettro teorico. Questo metodo rispetta, come anticipato in precedenza, sia le NTC18 che la Circolare applicativa ma, di contro, risulta molto oneroso sia dal punto di vista computazionale che dal punto di vista temporale.

 

L’indice di vulnerabilità sismica: Metodo 2

Il terzo valore calcolato è sempre l’indice di vulnerabilità sismica, ottenuto però modificando l’azione sismica direttamente all’interno delle combinazioni lineari dei casi di carico.

L’indice di vulnerabilità sismica: Metodo 2

Figura 5

Questo metodo, pur rispettando quanto indicato nelle NTC18, non rispetta la prescrizione fornita nella circolare applicativa di confrontare le azioni sismiche in termini di ag.

In compenso però, il metodo agente sulle combinazioni lineari risulta molto più rapido nell’esecuzione, sia dal punto di vista del numero di step da effettuare per poter ricavare il valore, sia dal punto di vista della velocità di calcolo. (si parla solo di combinazioni lineari successive al calcolo della struttura).

...CONTINUA.

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