Interventi di miglioramento sismico di strutture in legno esistenti

Ideazione progettuale degli interventi di miglioramento sismico

ABSTRACT
Questo articolo riprende le analisi condotte in un precedente contributo in cui veniva analizzato il comportamento delle costruzioni di legno in presenza di azioni sismiche e sulla scorta delle evidenze emerse vengono proposti dei criteri d’intervento che consentono di perseguire il raggiungimento del miglioramento sismico della costruzione.
Nell’ambito della vulnerabilità sismica delle strutture di legno esistente, con particolare riferimento ai sistemi di copertura e ai solai, le principali problematiche sono connesse alle modalità di realizzazione della tipologia costruttiva. In assenza di difetti negli elementi lignei, connessi al degrado con conseguente indebolimento sezionale, la presenza di collegamenti realizzati con le tecniche della carpenteria di tipo tradizionale costituisce una fonte primaria delle carenze riscontrate. Appare quindi evidente che nelle strutture lignee esistenti, in cui non sono presenti sistemi di collegamento di tipo moderno, si configuri scarsa capacità sismo resistente del sistema strutturale nel suo complesso.
Sulla base di queste considerazioni è quindi possibile definire un percorso di ideazione progettuale che, partendo dagli schemi interpretativi di collasso, consenta la definizione di interventi adeguati sulle costruzioni esistenti e costituisca anche una base per la progettazione nelle nuove costruzioni.

ANALISI DEL COMPORTAMENTO PER EFFETTO DELLE AZIONI SISMICHE
Se ai soli fini esemplificativi si analizza un edificio (Figura 1) che presenta strutture verticali in muratura, è possibile individuare i principali comportamenti al collasso e le interazioni con la struttura principale della costruzione, distinguendo tra coperture e solai.

Le coperture
Le analisi del comportamento sono condotte nell’ipotesi di elementi lignei che non abbiano carenze in termini di resistenza dovute alla presenza di degrado e conseguente indebolimento delle sezioni. La tipologia è quella tradizionale, con travi, capriate e travetti a sostegno del manto di copertura con piano di falda deformabile. Si considera che i nodi siano realizzati con le tecniche della carpenteria di tipo tradizionale e che siano assenti collegamenti sulle strutture murarie dove gli elementi sono semplicemente appoggiati; i casi di studio sono illustrati in Figura 2.

Figura 1 – Edificio oggetto di studio; i casi A, B e C si differenziano per la diversa conformazione della copertura, mentre per i solai la tipologia è la stessa.

Figura 2 – La copertura di tipo A ha le travi di colmo appoggiate sui timpani in muratura e su capriate interne; le variazioni possibili possono essere ricondotte alla copertura di tipo B ad una falda realizzata con puntoni diagonali, oppure alla copertura di tipo C con quattro falde.

Il comportamento a collasso è descritto nella Figura 3 ed è riconducibile ai seguenti effetti:

1. Spinta della trave di colmo sul timpano di facciata
2. Fuoriuscita delle travi dalla sede
3. Rotazione della capriata ortogonale al proprio piano
4. Spinta a vuoto delle capriate
5. Fuoriuscita delle capriate dalla sede
6. Spinta a vuoto delle travi di displuvio
7. Disarticolazione dei nodi
8. Rottura dei nodi (puntone catena della capriata)
9. Cinematismi di ribaltamento per rottura delle pareti

Figura 3 – Comportamento a collasso della copertura.

Come mostrato nella Figura 4 sono evidenti le correlazioni con i fenomeni osservati durante gli eventi sismici.

Figura 4 – Comportamento a collasso della copertura: correlazioni sulla base delle osservazioni durante gli eventi sismici

L’origine del collasso è dovuta alla disarticolazione della struttura che non presentando collegamenti efficaci nei nodi trasmette puntualmente delle azioni orizzontali dovute all’eccitazione prodotta dal sisma; le azioni orizzontali conseguenti che agiscono in direzione ortogonale al piano della muratura attivano i cinematismi di collasso con conseguente aumento degli spostamenti e fuori uscita dalla sede degli elementi lignei. La sequenza è ciclica e provoca l’implosione della copertura. Gli effetti sono diversificati in base alla presenza dei puntoni che localmente provocano spinte “a vuoto” sulla struttura sottostante con i medesimi effetti di fuoriuscita dalla sede.

ALL'INTERNO DELL'ARTICOLO INTEGRALE LA TRATTAZIONE DEI SOLAI E L'ANALISI DEGLI INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO SISMICO PER COPERTURE E SOLAI.