1 DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO

Lo studio in esame ha riguardato la valutazione della vulnerabilità sismica di una struttura in muratura sita

in Via Appia Pignatelli del comune di Roma (figg.1-2). L’edificio ha un’architettura tipica dei castelli romani

ed è costituito da un livello seminterrato adibito ad archivi e magazzino, e da tre livelli fuori terra con torri

d’angolo adibite ad uffici. La torre centrale ospita il corpo scala e si eleva per due ulteriori elevazioni

rispetto al resto dell'edificio, per un totale di cinque elevazioni. Il tetto di copertura a padiglione ha

struttura portante lignea. La pianta si presenta a forma regolare, con notevole irregolarità in altezza e con

notevoli variazioni di massa e rigidezza passando da un livello al successivo (figg. 3-5).

Figura 1: Ubicazione su mappa

Lo schema strutturale dell’edificio risulta caratterizzato dai seguenti aspetti:

assenza di una struttura di fondazione, le pareti del livello interrato proseguono per circa 50-80 cm

con larghezza pari a quella della muratura in elevazione. Ciò rende lo stesso molto vulnerabile per

raggiungimento di stati limite strutturale (STR) e geotecnici (GEO);

muratura portante a spessore variabile in blocchi di tufo di varie forme ben organizzato allettata

con malta di scarsissima qualità ed in cattive condizioni. Alcuni muri del piano interrato sono stati

rinforzati con paretine di cls;

assenza di cordoli di piano o comunque di spessore limitato ove presenti e in assenza di armature;

architravi in c.a ove presenti con scarsissima armatura;

presenza al piano interrato di travi in cls di scarsa qualità e con debole armatura;

presenza al piano interrato di vasche in cls armate non estese a tutta altezza e non collegate alla

muratura;

presenza di orizzontamenti di vario tipo: gli impalcati del livello interrato sono in latero-cemento

del tipo celersap ed in ferro e tavelloni, ai restanti livelli in ferro e tavelloni. La copertura a

padiglione è in legno ad esclusione delle torri che sono in ferro e tavelloni;

presenza di murature in falso su solai o travi.

Figura 2: Prospetto principale

Figura 3: Pianta Piano Terra

Strutture Piano Terra

(+0.46) (0.00)

H= Mt. 2.64

H= Mt. 3.37

H= Mt. 3.37

H= Mt. 3.83

H=

Mt.

2.9

6

(+0.43)(0.00)

H= Mt. 3.77

H= Mt. 3.79

H= Mt. 3.31

H= Mt. 3.74

H= Mt. 3.77

d i s t a c c o s u v i a a p p i a p i g n a t e l l iciv. 235

538 325 69 311 123 368 64 362 65 348 540

3113

706

121

180

121

177

121

713

2138

730

140

147

140

147

140

694

2138

529 328 106 34645

41245

339 82 342 540

3113

Scala 1:100

SETTO IN TUFO CON RETE Ø8/10

SETTO IN TUFO

PARETI IN CLS.

MURATURA IN TUFO

LATERO-CEMENTO

TIPOLOGIA SOLAI

t

ARCHI IN CALCESTRUZZO

TRAVI IN C.A.

MURATURA IN BLOCCHI DI LATERIZIO

LEGENDA STRUTTURE

TIPOLOGIE MURATURE

FERRO E LATERIZIO

TIPOLOGIA TRAVI E ARCHI

LESIONE ARCHITRAVE

LESIONE ISOLATA

LESIONE INTRADOSSO SOLAIO

SOLETTA PIENA

PILASTRI IN C.A.

TIPOLOGIA LESIONI

Figura 4: Pianta Piano Primo

Figura 5: Sezione trasversale

Strutture Piano Primo

H= Mt. 2.87(controsoff.)

H= Mt. 2.82

H= Mt. 3.40

H= Mt. 3.40

H= Mt. 3.10

H= Mt. 3.13

H= Mt. 3.13

H= Mt. 3.08

H= Mt. 3.08

(0.00)

(+0.13)

(+0.20)

(+0.36) (+0.36)

(controsoff.)

113 220 205 2042 210 212 111

138 104 327 102 287 117 298 102 328 102 137

538 2042 28040

213

161 106 287 100 307 106 316 105 286 100 170

3113

113

220

296

848

385

103

173

2138

70

102

223

45

81

45

127

104

51

488

459

462

483

180

348

50

94

832

635

2138

Scala 1:100

SETTO IN TUFO CON RETE Ø8/10

SETTO IN TUFO

PARETI IN CLS.

MURATURA IN TUFO

LATERO-CEMENTO

TIPOLOGIA SOLAI

t

ARCHI IN CALCESTRUZZO

TRAVI IN C.A.

MURATURA IN BLOCCHI DI LATERIZIO

LEGENDA STRUTTURE

TIPOLOGIE MURATURE

FERRO E LATERIZIO

TIPOLOGIA TRAVI E ARCHI

LESIONE ARCHITRAVE

LESIONE ISOLATA

LESIONE INTRADOSSO SOLAIO

SOLETTA PIENA

PILASTRI IN C.A.

TIPOLOGIA LESIONI

324

424

SEZIONE A-AScala 1:100

2 RILIEVO E CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

L'edificio è stato oggetto di un dettagliato rilievo strutturale che ha permesso di evidenziare la geometria

delle parti strutturali, le tipologie murarie presenti e i particolari costruttivi. Di seguito si riportano i valori

medi di riferimento per le tipologie murarie riscontrate, previste dalla circolare esplicativa delle NTC '08.

TIPOLOGIA DI MURATURA fm

[daN/cmq]

0

[daN/cmq]

E

[daN/cmq]

G

[daN/cmq] FC

Muratura in pietrame disordinata 14.00 0.26 8700 2900

1.20 Muratura in pietrame disordinata

consolidata con intonaco armato 35.00 0.65 221750 7250

Al fine di confermare le caratteristiche meccaniche delle murature è stata effettuata una estesa campagna

d’indagini strutturali consistente in prove di compressione mediante doppi martinetti piatti nei setti murari

e prelievo e schiacciamento di carote di calcestruzzo (figg- 6-8).

Figura 6: Elementi murari oggetto di prove con martinetti piatti

Figura 7: Elementi murari oggetto carotaggi

Figura 8: Risultati prova con martinetto doppio

3 MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Per lo studio del comportamento della struttura è stato sviluppato un modello tridimensionale in

3DMacro® comprendente sia le strutture in muratura, sia gli elementi collaboranti in calcestruzzo

armato(figg.9-10).

Figura 9: Rendering del modello strutturale

In particolare sono stati impiegati i seguenti elementi computazionali:

macroelementi piani 2D per la modellazione dei pannelli murari;

diaframmi piani deformabili elasticamente per la simulazione dei solai;

elementi beam a plasticità concentrata con interazione completa N-M2-M3 per i pilastri;

elementi beam a plasticità concentrata M2/M3 per le travi, cordoli e architravi;

macroelementi non lineari a pressoflessione e taglio per la muratura;

elementi truss non lineari solo a trazione per catene e tiranti.

Figura 10: Modello strutturale computazionale

Sono state eseguite analisi non lineari, condotte applicando alla struttura una distribuzione di carico

orizzontale proporzionale alle masse, orientate in tutte le direzioni con una variazione angolare di 15°

rispetto all’asse X globale.

Nella figura 11 sono riportate le curve di capacità relative alle analisi orientate nelle direzioni 120° e 180°

che risultano essere associate rispettivamente alle condizioni di massima e minima resistenza della

struttura. Nella figura 12 sono, invece, riportate alcune deformate a collasso raggiunte dalle pareti

maggiormente sollecitate in corrispondenza dello stato limite di salvaguardia della vita (SLV).

(a) (b)

Figura 11: Analisi pushover con distribuzione di forze proporzionale alle masse:

(a) curva di capacita’ associata alle direzioni di massima resistenza (120°)

(b) curva di capacita’ associata alle direzioni di minima resistenza (180°)

(a)

(b)

(c)

(d) Figura 12: Deformate a collasso (SLV) delle pareti maggiormente sollecitate

4 VERIFICA SISMICA DELL’EDIFICIO

L’operazione di verifica della struttura consiste nel confrontare l’impegno richiesto, in termini di

spostamento, dal sisma di progetto con la capacità disponibile della struttura, in corrispondenza del

raggiungimento degli stati limite considerati. Nelle figure seguenti vengono riportate, per ciascuna analisi,

la curva di push-over del sistema reale, quella del sistema ridotto e la bilatera equivalente. Sono inoltre

riportati graficamente, per ciascuno degli stati limite, il confronto - in termini di spostamento - tra capacità

e richiesta. Vicino a ognuna di tali linee è riportato un simbolo grafico per indicare a quale stato limite si

riferisce. Tale simbolo è di colore grigio in corrispondenza della capacità, di colore verde in corrispondenza

della richiesta (se questa è inferiore alla capacità), di colore rosso in corrispondenza della richiesta (se

questa è oltre la capacità).

Figura 13: Stime di Vulnerabilità relative alle analisi con distribuzione di carico appartenente al “Gruppo1”

5 CAPACITY DOMINIUM

Le curve di capacità ottenute mediante le analisi push-over nelle diverse direzioni di carico possono essere

sintetizzate in una unica rappresentazione tridimensionale, detta capacity dominium (Caliò et al., 2006). In

tale grafico ogni curva di capacità è riportata in un piano perpendicolare al piano XY, in modo che il

coefficiente di taglio alla base sia leggibile sull’asse Z. La traccia del piano in cui è riportata ogni curva di

capacità sul piano XY identifica la direzione di carico.

In questa rappresentazione sono facilmente individuabili le direzioni che presentano maggiore resistenza e

quelle che presentano maggiore vulnerabilità. Il livello di resistenza risulta inoltre valutabile anche sulla

base della gradazione cromatica della superficie. Appare quindi evidente anche la rappresentazione della

duttilità della struttura al variare della direzione di carico.

Figura 14: Analisi pushover a scansione angolare – Capacity dominium

Dai risultati ottenuti dalla verifica allo stato attuale, tenuto conto delle distribuzioni di norma ma

soprattutto delle direzioni di verifica si possono fare le seguenti osservazioni:

la capacità della struttura non è adeguata alla domanda sismica richiesta dalle norme per il sito in

esame (αUV =0.647<1.00) allo stato limite SLV;

la capacità della struttura è adeguata alla domanda sismica richiesta dalle norme per il sito in esame

(αUV =1.084>1.00) allo stato limite SLD;

la verifica in termini di resistenza sismica richiesta dalle norme per il sito in esame non è soddisfatta

allo stato limite SLV, αUV =0.647<1.00;

le direzioni di minima resistenza e capacità di spostamento sono quella in direzione –X (180);

le direzioni di massima resistenza e capacità di spostamento è quella a 120°;

la struttura possiede una bassa duttilità se sollecitata da un’azione sismica orientata nelle direzioni

comprese tra gli angoli 150° e 210° e tra -45° e 15° rispetto all’asse X globale.