Prestazioni degli edifici in muratura non armata considerando il danno sismico accumulato

La relazione illustra una metodologia per valutare la vulnerabilità degli edifici in muratura non armata considerando il danno accumulato durante sequenze sismiche. Il caso di studio riguarda l’area dell’Irpinia e si basa su quattro prototipi edilizi rilevati nel Beneventano. Dopo aver definito la pericolosità sismica tramite un modello agli elementi spettrali, gli edifici vengono analizzati con analisi statiche e dinamiche non lineari, sviluppando funzioni di fragilità dipendenti dallo stato di pre-danno. L’applicazione della sequenza di eventi mostra che il danno massimo si verifica con la scossa principale, limitando l’osservabilità dell’accumulo di danno nel solo caso in cui questa si trovi all’inizio della sequenza. I risultati saranno impiegati in successive analisi di rischio e scenari di danno per valutare l’impatto del danneggiamento progressivo nelle diverse fasi della sequenza sismica.

La relazione presentata da Stefano Bracchi al convegno ANIDIS 2025, svoltosi ad Assisi dal 7 all’11 novembre, affronta un tema di grande rilevanza scientifica e applicativa: il ruolo del danno accumulato nelle costruzioni in muratura soggette a sequenze sismiche. Un aspetto spesso trascurato nelle analisi tradizionali di vulnerabilità e rischio, ma che risulta determinante per comprendere il reale comportamento degli edifici nel tempo, soprattutto nei contesti storici italiani.

Il contesto di ricerca e il caso studio dell’Irpinia

Il lavoro si inserisce in un progetto di ricerca più ampio, sviluppato in collaborazione tra la Fondazione EUCENTRE di Pavia e l’Università di Napoli Parthenope, finalizzato alla definizione di mappe di rischio multi pericolosità per supportare strategie ottimali di intervento sul costruito. All’interno di questo quadro, uno degli obiettivi principali è la caratterizzazione della vulnerabilità di edifici, ponti e strutture industriali rispetto ai danni cumulati indotti da eventi sismici multipli.

Il caso studio scelto è quello dell’Irpinia, territorio emblematico colpito dal terremoto del 1980. In particolare, l’attenzione si è concentrata su edifici in muratura del centro storico e del quartiere Rione Libertà di Benevento, analizzati attraverso un approccio tipologico che ha portato all’individuazione di quattro prototipi rappresentativi. Tali prototipi differiscono per numero di piani, rigidezza dei solai ed epoca costruttiva, ma condividono la presenza di dettagli costruttivi volti a evitare l’attivazione di meccanismi fuori piano.

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Ad Assisi si è svolto il XX Convegno ANIDIS, principale appuntamento per la comunità dell’ingegneria sismica. Al centro del dibattito: vulnerabilità del costruito, tecniche di rinforzo, monitoraggio strutturale, nuovi materiali, strategie multi-hazard e politiche di riduzione del rischio. INGENIO segue l’evento con video e interviste ai protagonisti.
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Dalla pericolosità sismica alla modellazione strutturale

Un elemento qualificante dello studio è la definizione dell’input sismico. Le azioni sismiche sono state generate mediante un modello a elementi spettrali dell’area sviluppato dal gruppo del Politecnico di Milano, capace di rappresentare in modo coerente tutte le sorgenti sismogeniche rilevanti. A partire da questo modello è stata simulata una sequenza di quattro eventi, costituita da una scossa principale seguita da repliche di magnitudo decrescente, ottenendo storie temporali di accelerazione successivamente corrette tramite analisi di risposta sismica locale.

Per quanto riguarda la risposta strutturale, l’analisi si è focalizzata su un prototipo in muratura portante a tre piani, con solai rigidi e proprietà meccaniche calibrate su dati sperimentali. La modellazione è stata condotta con il software Tremuri, adottando analisi non lineari statiche e dinamiche. I risultati hanno evidenziato comportamenti significativamente diversi nelle due direzioni principali: più fragile e concentrato il danneggiamento in una direzione, più duttile e distribuito nell’altra.

Funzioni di fragilità dipendenti dallo stato di danno

Il cuore metodologico del lavoro è rappresentato dalla definizione di funzioni di fragilità dipendenti dallo stato di danno. A differenza delle curve tradizionali, queste funzioni descrivono la probabilità di superamento di uno stato limite considerando esplicitamente il livello di pre-danneggiamento dell’edificio. Sono stati individuati quattro stati limite, dall’operatività al collasso, e ben diciassette livelli di danno pregresso, dal caso integro fino a condizioni fortemente compromesse.

Per ciascuna configurazione è stato definito un sistema equivalente a un grado di libertà, basato sulla formulazione proposta da Graziotti et al. (2016), calibrato sia in campo statico sia dinamico. Questi modelli semplificati sono stati poi sottoposti a un’ampia analisi “cloud” utilizzando circa 500 accelerogrammi del database SIMBAD, consentendo di derivare famiglie di curve di fragilità coerenti con l’evoluzione del danno. I risultati mostrano chiaramente come l’aumento del danno accumulato comporti un incremento sistematico della vulnerabilità sismica.

Sequenze sismiche e implicazioni per l’analisi di rischio

L’ultima fase dello studio ha riguardato l’analisi non lineare dell’edificio soggetto all’intera sequenza sismica. Nel caso base, caratterizzato da una scossa principale seguita da eventi meno intensi, il livello massimo di danno viene raggiunto già con il primo evento, rendendo difficile un ulteriore incremento nelle fasi successive. Questo risultato, seppur apparentemente limitante, mette in luce una criticità del singolo caso studio analizzato e non un limite intrinseco della metodologia.

Per esplorare più a fondo il fenomeno del danno cumulato, sono stati quindi analizzati scenari alternativi, invertendo l’ordine degli eventi o modificando le condizioni di sito. In questi casi è stato possibile osservare una progressione del danno più articolata lungo la sequenza, confermando la validità dell’approccio proposto.

Le prospettive applicative sono rilevanti: i risultati potranno essere integrati in analisi di rischio e di scenario di danno fase per fase, utilizzando piattaforme dedicate come Euclide della Fondazione EUCENTRE. In questo modo, la fragilità dell’edificio viene aggiornata evento dopo evento, in funzione del danno accumulato, fornendo una rappresentazione molto più realistica degli effetti delle sequenze sismiche sul costruito.

In sintesi

• Il danno accumulato nelle sequenze sismiche è spesso trascurato nelle analisi di vulnerabilità
• Lo studio propone funzioni di fragilità dipendenti dallo stato di danno per edifici in muratura
• Il caso Irpinia evidenzia l’influenza dell’ordine degli eventi e delle condizioni di sito
• L’approccio consente analisi di rischio e di scenario più realistiche e dinamiche

DI SEGUITO LA VIDEOREGISTRAZIONE INTEGRALE DELL'INTERVENTO.