Interpretazione della risposta sismica di edifici complessi in muratura: il Municipio di Recanati colpito dal terremoto del 2016-17

Il Palazzo Comunale di Recanati, realizzato alla fine del XIX secolo su progetto di Pietro Collina, è un edificio in muratura con un sistema strutturale regolare organizzato in elementi distinguibili, spesso facendo ricorso a pilastri murari ed archi. Nonostante l’ordine progettuale, l’edificio presenta significative complessità, a causa delle notevoli dimensioni e della conformazione irregolare sia in pianta che in elevato. La struttura è infatti caratterizzata da una pianta a C, sviluppata su tre piani, oltre ad un ammezzato, e con il lato centrale della C fondato due piani più in basso. Dopo il terremoto in Centro Italia del 2016, si sono osservate sistematiche lesioni nelle fasce murarie, a dimostrazione dell’attivazione di una risposta globale dell’edificio, con risposta nel piano delle pareti. La diversa risposta dinamica del corpo centrale, più alto rispetto al braccio laterale e fondato ad una quota maggiore, ha inoltre causato danni concentrati all’intersezione tra il braccio sinistro della C ed il corpo centrale. La memoria illustra l’impiego di un modello a telaio equivalente a supporto dell’interpretazione della risposta sismica del fabbricato e per indirizzare possibili strategie di consolidamento. Tra queste, sono discussi il ruolo dell’irrigidimento degli orizzontamenti, l’inserimento di elementi irrigidenti verticali e l’inserimento di cerchiature.

Il tema della valutazione sismica di edifici complessi pone diverse sfide, innanzitutto legate alla difficoltà di interpretare correttamente la risposta di strutture spesso caratterizzate da configurazioni geometriche complesse, a causa delle trasformazioni avvenute nel corso della loro vita.

Per questo motivo, è fondamentale una fase di conoscenza approfondita e l’utilizzo di modelli numerici affidabili, che risultano strumenti imprescindibili per identificare le principali vulnerabilità (Ferrero et al. 2024), quantificare il livello di sicurezza atteso e definire le più opportune strategie di intervento. La possibilità di simulare l’effetto delle tecniche di consolidamento sulla risposta globale consente infatti la progettazione di inter- venti efficaci ma non invasivi. Inoltre, la disponibilità di misure di identificazione dinamica è preziosa per calibrare il modello numerico e aumentarne l'affidabilità (Degli Abbati et al. 2022). La memoria affronta queste tematiche attraverso un caso studio - il Palazzo Comunale di Recanati, colpito dal terremoto del Centro Italia 2016/17 - mostrando l’impiego di un modello a telaio equivalente per supportare l’interpretazione della risposta sismica dell’edificio e indirizzare le possibili strategie di consolidamento.

Descrizione dell'edificio

Il Palazzo Comunale di Recanati fu realizzato alla fine del XIX secolo su progetto di Pietro Collina. Oggi è parte della rete di monitoraggio dell’Osservatorio Sismico delle Strutture (OSS) del Dipartimento di Protezione Civile (Dolce et al. 2017). È un edificio in muratura di mattoni pieni e malta di calce, che presenta un sistema strutturale molto regolare e ordinato, spesso facendo ricorso a pilastri murari ed archi.

L’idea era di progettare la costruzione in muratura con un approccio meccanico-ingegneristico, quasi come se fosse un telaio in calcestruzzo armato, sistema strutturale che si stava affermando con i nuovi materiali da costruzione, quali il ferro ed il calcestruzzo armato. A fronte di questo ordine progettuale, l’edificio presenta notevoli complessità, a causa delle notevoli dimensioni e della conformazione irregolare sia in pianta che in elevato. L’edificio, infatti, presenta nel fronte principale su piazza Giacomo Leopardi una pianta a C, sviluppata su tre piani oltre ad un ammezzato, ma il lato centrale della C è in realtà fondato due piani più in basso, su via Cesare Battisti.

L'edificio presenta strutture verticali con spessore crescente verso i piani bassi, dove i setti superano il metro. La muratura è uniforme, di buona qualità, con mattoni regolari e giunti di malta uniformi. Non sono presenti catene metalliche, ma i pilastri sono di grandi dimensioni e gli archi sono quasi sempre a tutto sesto. Gli orizzontamenti nei due piani seminterrati sono in volte a crociera e a botte, con asse perpendicolare alla facciata, mentre nei piani superiori ci sono soprattutto solai lignei che, per la maggior parte, reggono false volte appese in canniccio o soffitti a cassettoni. La copertura è costituita da capriate palladiane che si alternano a muri di spina che supportano le terzere. Dopo il terremoto dell’Umbria del 1997, è stato aggiunto un cordolo in acciaio esterno nel sottotetto e controventi di falda con croci di Sant’Andrea.

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Risposta al terremoto del Centro Italia 2016-17

A seguito del terremoto del Centro Italia 2016/17, l’edificio ha manifestato la formazione di sistematiche lesioni nelle fasce murarie, a dimostrazione dell’attivazione di una risposta globale nel piano delle pareti e formazione di un meccanismo uniforme. Non si sono evidenziate lesioni in corrispondenza degli ammorsamenti né meccanismi di danno locale, legati alla risposta fuori dal piano delle pareti. Il danno sismico conseguente alla scossa del 30 ottobre è però maggiormente concentrato nell’angolo Nord (identificato in pianta in Figura 1b), ovvero all’intersezione tra il braccio sinistro della C ed il corpo principale centrale.

Tale danno deriva dalla diversa risposta dinamica del corpo centrale, di maggiore altezza (30 m su 5 livelli), rispetto al braccio laterale, fondato ad una quota più alta.

A seguito di tali danneggiamenti, sono stati messi in opera alcuni interventi di messa in sicurezza, che hanno riguardato: l’inserimento di catene in acciaio e in fibra di acciaio; la cerchiatura di molte aperture; lo scuci-cuci su murature particolarmente lesionate; l’uso di intonaco armato in alcune zone critiche; la chiodatura degli elementi lapidei fessurati; la chiodatura delle piattabande; il rinforzo di volte a botte (al terzo piano) e a crociera; la costruzione di un nuovo solaio in acciaio nell’aula magna e nelle stanze limitrofe. Tali interventi hanno privilegiato i collegamenti e hanno limitato gli irrigidimenti degli orizzontamenti, in modo da garantirne la reversibilità. La Figura 2 mostra alcune immagini del danno occorso a seguito del terremoto del Centro Italia 2016/17.

Modellazione e analisi della risposta globale

Modellazione strutturale e definizione dei parametri meccanici

L’edificio è stato modellato applicando l’approccio a telaio equivalente, naturale idealizza- zione del sistema strutturale in esame costituito all’interno, dalla presenza di pilastri ed archi e, all’esterno, da una facciata con scansione regolare di aperture allineate sui diversi piani. Nello specifico, il modello è stato realizzato impiegando il programma TREMURI (Lagomarsino et al. 2013), sviluppato presso l'Università di Genova e implementato nel software commerciale 3Muri distribuito da STADATA (Release 10.0.11, 2012).

Il software, che consente di modellare gli orizzontamenti come diaframmi deformabili, risulta particolarmente appropriato nel caso in esame, caratterizzato per la maggior parte da volte o solai lignei. Gli elementi in muratura sono idealizzati come travi non lineari, caratterizzati da un legame a resistenza limitata e degrado della rigidezza in fase non lineare. I pilastri in mura- tura sono modellati come elementi tridimensionali, ovvero in grado di sopportare azioni orizzontali secondo qualsiasi direzione (diversamente dai maschi murari che funzionano solo nel piano).

Al fine di definire un modello numerico attendibile, è stato necessario innanzitutto risolvere una serie di specificità proprie dei palazzi storici, quali la presenza di fondazioni a quote diverse, vani a doppia altezza e zone ammezzate, porticati e presenza di pilastri in muratura. Ad esempio, al fine di tener conto della presenza di vani a doppia altezza, sono state necessarie modifiche puntuali della mesh rispetto a quella elaborata automaticamente dal software. In particolare, nelle zone a doppia altezza, i maschi murari non sono interrotti a livello del piano ammezzato ma sono continui.

Infine, un altro aspetto particolarmente problematico della modellazione a telaio equivalente è la gestione delle condizioni di vincolo negli edifici che sono fondati a quote diverse. In questi casi, infatti, la necessità di vincolare (verticalmente e orizzontalmente) i nodi in fondazione alla quota più alta può rendere poco credibili le sollecitazioni degli elementi murari posti al di sotto di questo livello, per le parti seminterrate.

È stata quindi posta particolare cura nella definizione di tali vincoli, partendo dal presupposto che la parete longitudinale interna del corpo su via Battisti non sia contro- terra ma semplicemente in adiacenza al muro di sostegno. Quindi, il modello è vincolato alla quota di via Battisti nel corpo a tutta altezza, mentre le due ali laterali della C sono vincolate alla quota di piazza Leopardi. La conseguenza di queste fondazioni a quote differenti è, come emerge anche dai risultati delle analisi, una concentrazione di sforzi nelle fasce sulla verticale in corrispondenza del passaggio da un corpo di fabbrica agli altri due (non a ca- so è proprio in questa zona, in particolare nell’angolo Nord-Est, che si sono manifestati i maggiori danni a seguito del sisma del 2016). Inoltre, i pilastri del porticato nelle due ali risultano caratterizzati da un drift significativo, in quanto gli spostamenti in testa seguono gli spostamenti del corpo di fabbrica fondato alla quota di via Battisti.

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DI SEGUITO LA VIDEOREGISTRAZIONE INTEGRALE DELLA RELAZIONE.