ANALISI STRUTTURALE PER IL RECUPERO ANTISISMICO

Indice

Presentazione
Introduzione
1. Richiami sulla meccanica delle murature
1.1. Risposta sismica delle murature: il modello ad “archi virtuali”
1.2. Tipologia e qualità delle murature
1.3. Classificazione degli interventi e criteri per le verifiche sismiche locali e globali
1.4. Verifiche locali con il metodo dei cinematismi di collasso
1.5. Indagine storica e rilievo critico
1.6. Richiami sulla caratterizzazione dei materiali
1.7. Elementi di confronto fra vecchia e nuova normativa
2. Individuazione e modellazione dei cinematismi di collasso
2.1. Costruzione del modello di analisi
2.1.1. Parametri di resistenza: forma, coesione ed attrito
2.1.2. Linea critica di lesionamento e cunei di distacco
2.2. Effetto degli interventi di consolidamento
2.3. Comportamento di archi e volte ed effetti delle spinte
2.4. Cedimenti fondali
3. Analisi limite. Inquadramento normativo
3.1. Tipologie di analisi per edifici in muratura
3.2. Inquadramento storico e normativo
3.3. Quadro normativo italiano vigente (luglio 2010)
3.4. Parametri di sito e vita nominale
3.4.1. Determinazione dei parametri sismici legati al sito geografico,alla vita nominale ed alla classe d’uso dell’opera
3.4.2. Determinazione del coefficiente S di amplificazione topografica e stratigrafica
3.4.3. Determinazione dello spettro di risposta
3.4.4. Combinazione delle azioni statiche e sismiche
4. Analisi cinematica lineare
4.1. Concetti generali e procedura per l’analisi cinematica lineare
4.2. Individuazione del/dei meccanismo/i
4.3. Modellazione del meccanismo
4.3.1. Analisi della qualità muraria al fine di determinarne i parametri meccanici di resistenza
4.3.2. Valutazione di altri parametri caratteristici della muratura e funzionali alle verifiche
4.3.3. Valutazione delle forze
4.3.3.1 Pesi propri delle porzioni murarie
4.3.3.2 Carichi verticali
4.3.3.3 Azioni sismiche
4.3.3.4 Spinte non inerziali
4.3.3.5 Azioni di trattenimento dovute a dispositivi di vincolo
4.3.3.6 Forze attritive
4.3.3.7 Forze coesive
4.3.3.8 Azioni varie
4.3.4. Arretramento delle cerniere di rotazione
4.4. Calcolo del moltiplicatore
4.4.1. Il metodo dell’equilibrio alla rotazione
4.4.2. Moltiplicatore di innesco/fessurazione e di crisi e moltiplicatore di attivazione
4.4.3. Relazione fra “stati” di danno e configurazioni assunte dai moltiplicatori
4.4.4. Calcolo del moltiplicatore α0 con il metodo del PLV
4.5. Calcolo dell’accelerazione di attivazione
4.6. Verifica allo Stato Limite di Danno
4.6.1. Verifica 1 (SLD con accelerazione al suolo)
4.6.2. Verifica 2 (SLD con accelerazione in quota)
4.7. Verifica allo Stato Limite Ultimo
4.7.1. Verifica 1 (SLV con accelerazione al suolo)
4.7.2. Verifica 2 (SLV con accelerazione in quota)
5. Analisi cinematica non lineare
5.1. Concetti generali
5.2. Procedura di analisi cinematica non lineare
5.3. Individuazione e modellazione del meccanismo e valutazione di
5.4. Scelta punto di controllo K per gli spostamenti
5.5. Spostamento dk,0 del punto di controllo per cui si ha l’annullamento del moltiplicatore
5.6. Dallo spostamento dk,0 allo spostamento d*0
5.7. Costruzione della “curva di capacità” nel piano a*–d*
5.8. Valutazione dello “spostamento ultimo” d*u
5.9. Calcolo del periodo secante Ts
5.10. Verifica SLV per accelerazione al suolo
5.11. Verifica SLV per accelerazione in quota
6. Esempio di analisi: la parete sollecitata nel piano
6.1. Introduzione
6.2. Parete semplice senza facciata e senza solai
6.3. Parete semplice con facciata e senza solai
6.4. Parete semplice con facciata e con solai
6.5. Verifica delle tre pareti allo SLV
6.6. Ulteriori verifiche previste dalle NTC 2008 per pareti murarie sollecitate nel loro piano
6.6.1. Pressoflessione
6.6.2. Taglio per fessurazione diagonale
6.6.3. Taglio scorrimento
6.6.4. Ribaltamento rigido dell’intero pannello
7. Automatizzazione delle procedure di calcolo
7.1. Fogli di calcolo
7.2. Foglio di calcolo per analisi cinematica lineare
7.2.1. Introduzione
7.2.2. Fase di input dati generali
7.2.3. Fase di input della geometria del cinematismo
7.2.4. Arretramento del polo di rotazione del cinematismo
7.2.5. Calcolo dei momenti spingenti e resistenti
7.2.6. Calcolo dei moltiplicatori
7.2.7. Calcolo dell’accelerazione di attivazione del cinematismo e verifiche
7.3. Fogli di calcolo per analisi cinematica lineare col PLV e per analisi cinematica non lineare
7.3.1. Introduzione
7.3.2. Dati di input
7.3.3. Inserimento forze peso Pi
7.3.4. Inserimento forze Pj
7.3.5. Inserimento forze spingenti Fh e lavoro interno Lfi
7.3.6. Verifica con analisi cinematica lineare: determinazione accelerazione di attivazione
7.3.7. Analisi cinematica non lineare
8. Esempio di analisi: la Chiesa di Userna
8.1. Introduzione
8.2. Individuazione e modellazione del meccanismo e valutazione di
8.3. Analisi lineare con il metodo dell’equilibrio
8.3.1. Dati preliminari
8.3.2. Valutazione forze Pi applicate sul cinematismo
8.3.3. Momento spingente in fase sismica
8.3.4. Momento spingente esterno
8.3.5. Momento resistente di forma
8.3.6. Momento resistente d’attrito
8.3.7. Momento resistente di coesione
8.3.8. Moltiplicatori di crisi
8.3.9. Parametri di sito e di terreno
8.3.10.Calcolo della massa partecipante
8.3.11.Verifiche di sicurezza
8.4. Analisi non lineare. Dati di input e valutazione dell’accelerazione di attivazione
8.4.1. Introduzione
8.4.2. Dati di input
8.4.3. Forze peso generiche Pi spingenti sismicamente e stabilizzanti
8.4.4. Forze peso Pj solo spingenti in fase sismica ma non stabilizzanti
8.4.5. Forze esterne orizzontali Fh non dipendenti dal sisma
8.4.6. Verifiche SLV preliminari (analisi cinematica lineare)
8.5. Analisi non lineare. Curva di capacità e verifiche di sicurezza allo SLV
8.5.1. Convenzioni
8.5.2. Scelta punto di controllo K per gli spostamenti
8.5.3. Spostamento dk,0 del punto di controllo per cui si ha l’annullamento del moltiplicatore
8.5.4. Dallo spostamento dk,0 allo spostamento d*0
8.5.5. Definizione degli spostamenti limite (SLV)
8.5.6. Determinazione della domanda di spostamento e verifiche (SLV)
8.6. Chiesa di Userna. Stato di progetto
8.6.1. Forza minima di trattenimento
8.6.2. Analisi lineare. Verifica allo stato di progetto
8.6.3. Analisi non lineare allo stato di progetto
9. Esempio di analisi: un edificio a Gubbio
9.1. Introduzione
9.2. Parametri legati alla sismicità dell’area
9.3. Condizioni di vincolo per la parete in esame
9.4. Analisi della muratura
9.5. Analisi dei carichi
9.6. Analisi lineare (stato attuale, metodo dell’equilibrio)
9.6.1. Calcolo dell’accelerazione di attivazione del meccanismo
9.6.2. Verifica allo Stato Limite di Danno
9.6.3. Verifica allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita (SLV)
9.7. Verifica con analisi cinematica non lineare (stato attuale)
9.7.1. Inserimento dei dati di input
9.7.2. Inserimento dei pesi Pi
9.7.3. Arretramento della cerniera di rotazione
9.7.4. Inserimento delle coordinate dei punti di applicazione delle forze
9.7.5. Verifiche con analisi lineare (stato attuale, metodo PLV)
9.7.6. Punto di controllo K e suo spostamento
9.7.7. Curva di capacità della struttura
9.7.8. Calcolo del periodo secante TS
9.7.9. Verifica allo SLV (stato attuale)
9.8. Progettazione del dispositivo di vincolo
9.9. Analisi lineare. Stato di progetto
9.10. Analisi non lineare allo stato di progetto
10. Valutazione di sicurezza degli elementi strutturali in legno
10.1. Richiami alla teoria degli Stati Limite
10.2. Azioni sulle costruzioni e loro combinazioni
10.3. Il legno come materiale da costruzione
10.3.1. Determinazione della resistenza di calcolo per il legno massiccio e lamellare
10.3.2. Verifiche di resistenza (SLU)
10.3.3. Verifiche di stabilità (SLU)
10.3.4. Verifiche di deformabilità (SLE)
11. Valutazione di sicurezza di solai e coperture in legno – schede di calcolo
11.1. Introduzione all’uso delle schede di calcolo
11.2. Valutazione della sicurezza dei solai in legno – Esempi di calcolo
11.2.1. Solaio in legno a doppia orditura e tavolato – valutazione della sicurezza dello stato attuale
11.2.2. Solaio in legno e mezzane a doppia orditura con trave rompitratta – valutazione della sicurezza dello stato attuale
11.3. Valutazione della sicurezza delle coperture in legno – Esempi di calcolo
11.3.1. Copertura in legno e pianelle a doppia orditura su capriata palladiana
11.3.2. Copertura in legno e pianelle a doppia orditura su capriata alla Polonceau
Bibliografia
Sitografia

Giovanni Cangi

Ingegnere civile edile, svolge attività professionale dal 1985 occupandosi prevalentemente di interventi sull’edilizia storica minore ed è docente di Costruzioni presso l’I.T.C.G. “I. Salviani” di Città di Castello (PG).
Ha partecipato all’attività del Laboratorio Urbanistico per il Centro Storico di Città di Castello (1988-1992) occupandosi della redazione del Manuale del Recupero (1992).
Ha partecipato alla redazione dei manuali del recupero del centro storico di Palermo (1997), del Comune di Roma – II Edizione (1997), del Codice di Pratica per la sicurezza e la conservazione del centro storico di Palermo (1998) e del Manuale per la Riabilitazione e la Ricostruzione post-sismica degli edifici (Regione Umbria 1999).
Nell’attività professionale e di ricerca ha collaborato con Francesco Giovanetti, con Antonino Giuffrè e Paolo Marconi per lo sviluppo di indagini sul comportamento sismico degli edifici storici e con Antonio Borri e Antonio Avorio per l’analisi delle strutture murarie danneggiate dalla crisi sismica del 1997 in Umbria-Marche.
È docente nei Corsi di aggiornamento professionale sulla Diagnosi e sicurezza nelle costruzioni in muratura e Consolidamento e restauro delle strutture murarie e sulla Nuova Normativa Tecnica del Centro Studi Sisto Mastrodicasa.
Nel 2005 ha pubblicato il “Manuale del Recupero Strutturale e Antisismico “ – DEI, Tipografia del Genio Civile di Roma.

Alessandro De Maria

Laureato in Ingegneria Civile Strutturale, svolge le prime esperienze lavorative presso lo studio tecnico di ingegneria Umbriaprogetti di Umbertide.
Dal 2000 lavora al Servizio Controllo Costruzioni e Protezione Civile della Provincia di Perugia, svolgendo attività di controllo e vigilanza su progetti, cantieri e consulenze strutturali. Con i colleghi della Provincia di Perugia ha collaborato a numerosi lavori sulla qualità della ricostruzione in Umbria dopo il sisma del 1997, sulla prevenzione sismica, e sul danneggiamento di Onna dopo il terremoto del 6 aprile 2009. Per la Provincia di Perugia ha partecipato al censimento danni del sisma abruzzese del 2009.
Ha partecipato ad alcuni lavori in collaborazione con la Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Perugia, in particolare con il Prof. Ing. Antonio Borri, interessandosi dei danni prodotti dal sisma umbro-marchigiano del settembre 1997 a Sellano, dell’analisi di vulnerabilità sismica dei centri storici (Città di Castello e Gubbio). Nel 2005-2008 ha partecipato ai lavori per il Progetto di Ricerca ReLUIS per la proposta di un indice sulla qualità muraria (IQM).
È coautore di alcuni articoli pubblicati su riviste settoriali (L’Ingegneria Sismica, L’Edilizia) sul tema del comportamento sismico di edifici in muratura e di alcune pubblicazioni sugli stessi temi.
Attualmente è fra i docenti dei corsi organizzati dal Centro Studi Mastrodicasa sul tema del comportamento sismico di edifici in muratura esistenti.

Mauro Caraboni

Si laurea nel 2004 in Ingegneria Civile indirizzo Strutture, presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Perugia. Nello stesso anno fa le prime esperienze lavorative presso lo Studio M&G Engineering di Spoleto, che in quegli anni si occupa prevalentemente di interventi di ristrutturazione del patrimonio edilizio e monumentale danneggiato dalla crisi sismica umbro-marchigiana del ’97. Nel 2006 viene assunto in qualità di responsabile dell’ufficio tecnico dall’Ediltecnica SpA, impresa di costruzioni attiva nel centro-nord Italia nel campo delle ristrutturazioni e delle nuove costruzioni. Nel 2009 consegue il Master universitario di secondo livello in “Miglioramento sismico, restauro e consolidamento del costruito storico e monumentale” diretto dal Prof. Ing. Antonio Borri, presso l’Università degli Studi di Perugia, promosso e organizzato dal Centro Studi Sisto Mastrodicasa in collaborazione con il Comune di Foligno. Durante il corso, vista la concomitanza degli eventi sismici de L’Aquila, fa parte del gruppo di studio che si occupa dell’analisi del quadro di dissesto della Chiesa di S. Silvestro a L’Aquila, coordinato dall’Ing. Giovanni Cangi e dall’ing. Fabrizio Menghini, argomento che poi costituirà la tesi del Master stesso.