Linea di Ricerca 1 Valutazione e riduzione della

vulnerabilità di edifici in muratura Responsabili:

Guido Magenes – Università di Pavia Sergio Lagomarsino – Università di Genova

REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

Lancio Progetto Triennale: Dipartimento Protezione Civile – Consorzio RELUIS Napoli, 15.11.2005 – Facoltà di Ingegneria, Univ. degli Studi di Napoli Federico II

Finalità del progetto Ordinanza P.C.M. 3274/03 e s.m.i. • Gli edifici in muratura, sia ordinari che di valore storico

monumentale, costituiscono una delle classi di manufatti più vulnerabili al sisma. Nonostante i numerosi studi condotti in anni recenti esistono innumerevoli problemi aperti nel campo dei metodi di valutazione e di verifica dell'esistente, delle tecniche di intervento, della disponibilità di normative e codici di pratica adeguati.

• La recente riformulazione dell'Ordinanza (O.P.C.M. 3431/05) contiene nuove indicazioni per la verifica degli edifici esistenti in muratura, che costituiscono il trasferimento sul piano applicativo dei più recenti risultati della ricerca.

• Tuttavia, le metodologie ed i criteri alla base dell’Ordinanza meritano ulteriori approfondimenti, ed esistono aspetti non ancora affrontati e rilevanti dal punto di vista applicativo.

• Il programma di ricerca si propone di ottenere risultati utili alla predisposizione di strumenti, criteri ed indicazioni pre­ normative ed alla redazione di linee guida di supporto all'attività progettuale.

Temi della ricerca

1. Gli edifici in aggregato nei centri storici 2. Gli edifici a struttura mista muratura­c.a. 3. Il consolidamento sismico degli edifici a) il ruolo dei solai e delle coperture b) il consolidamento della muratura

4. La modellazione della risposta sismica 5. Manuali e documenti divulgativi

Unità di Ricerca 1. UNIPV Pavia ING Guido Magenes 2. UNITN Trento ING Maurizio Piazza 3. UNINA Napoli (DAPS) ING Nicola Augenti 4. UNIPZ Potenza ING Domenico Liberatore 5. UNIGE Genova ING Sergio Lagomarsino 6. UNIPG Perugia ING Antonio Borri 7. UNIPD Padova ING Claudio Modena 8. POLIMI Milano ARCH Luigia Binda 9. ROMA3 Roma Tre ARCH Gianmarco De Felice 10. UNIFI Firenze ING Andrea Vignoli 11. UNIBS Brescia ING Ezio Giuriani 12. POLIMI­b Milano ING Maria Adelaide Parisi 13. UNIPI Pisa ING Mauro Sassu 14. UNICT Catania ING Ivo Caliò 15. ROMA1 Roma ING Luis Decanini 16. UNISR Siracusa ARCH Caterina Carocci 17. UNIRC Reggio Calabria ARCH Vittorio Ceradini 18. UNIVE Venezia ARCH Francesco Doglioni 19. UNINA­b Napoli ARCH Claudia Casapulla 20. ARX Venzone (UD) Alberto Moretti

1,5,6,7,8,9, 16,17,18 S. Lagomarsino 1.4 Criteri e tecniche di intervento

1,5,6,20 A. Borri 1.3 Analisi sismica globale sull'Unità Edilizia

1,4,5,9,15,1 6,17,19 G. De Felice 1.2 Analisi e verifica dei meccanismi locali

5,6,7,8,16,1 7,20 C. Carocci 1.1 Classificazione tipologica degli

aggregati e dei meccanismi di danno

UR coinvolte Responsabile Sottotema

Tema 1 – Edifici in aggregato Responsabile: Antonio Borri (UNIPG)

IL COMPORTAMENTO SISMICO DELLE STRUTTURE IL COMPORTAMENTO SISMICO DELLE STRUTTURE IN MURATURA NEGLI AGGREGATI EDILIZI IN MURATURA NEGLI AGGREGATI EDILIZI

Meccanismi di collasso del singolo pannello (da Rondelet)

Danno sismico in edifici in muratura

Il collasso della volta nella Basilica di S. Francesco ad Assisi

Meccanismi di danno in centri storici

IL COMPORTAMENTO SISMICO DELL’AGGREGATO

AMMORSAMENTI

CULTURA SISMICA LOCALE

Presidi antisismici nei centri storici Consolidamenti tradizionali

catene - contrafforti - barbacani - archi di contrasto - intasamenti

α 0 P1

P1

θ1

α 0 P2

P2

ANALISI LIMITE DELL’EQUILIBRIO Analisi cinematica lineare e non lineare

Ribaltamento globale di una parete di testata con buon ammorsamento

Edifici in aggregato ­ Prodotti a) Repertorio dei tipi di aggregato edilizio, in relazione alla morfologia

urbanistica del centro storico, ed individuazione delle unità edilizie, con indicazione degli elementi utili ad individuare le fasi di formazione (accrescimenti, intasamenti, rifusioni, sopraelevazioni).

b) Implementazione ed integrazione del DATABASE sugli edifici dei centri storici già esistente presso la Protezione Civile, in particolare con riferimento agli aggregati.

c) Creazione di un database fotografico dei meccanismi di danno, strutturato per parole chiave in funzione della tipologia del meccanismo, dei fattori specifici di vulnerabilità e del tipo murario.

d) Abaco dei meccanismi di danno di aggregati ed edifici, organizzato per schede interpretative dei meccanismi tipici e delle possibili varianti con rappresentazione grafica e descrizione degli stessi, ed individuazione degli elementi costruttivi essenziali alla modellazione.

e) Rapporto tecnico contenente una dettagliata descrizione delle prove sperimentali e numeriche condotte, con riferimento alla valutazione del moltiplicatore di attivazione del meccanismo di danno.

f) Database di accelerogrammi naturali selezionati e criteri per il relativo utilizzo nell’esecuzione di analisi dinamiche nonlineari.

g) Rapporto tecnico contenente una dettagliata descrizione delle prove dinamiche su tavola vibrante, eseguite su modelli rappresentativi di macroelementi, interessati da meccanismi locali di danno e collasso

1,3,5,9,13,14, 15 L. Decanini 2.3 Modellazione e criteri di verifica

3,5,6,10,13,14, 15,16,17 M. Sassu 2.2 Sperimentazione e diagnostica

3,5,9,13,14,15, 16,17 V. Ceradini 2.1 Analisi tipologica

Tema 2 – Edifici misti muratura ­ c.a. Responsabile: Gianmarco De Felice (ROMA3)

a) Repertorio delle diverse tecniche costruttive di edifici a struttura mista muratura­c.a.; loro influenza sul comportamento sismico e sulla modellazione per la valutazione della vulnerabilità. Indicatori per la classificazione dei casi reali all'interno delle tipologie proposte.

b) Rapporti dettagliati delle indagini sperimentali, corredati di dati raccolti ed organizzati su supporto informatico.

Edifici misti muratura ­ c.a. ­ Prodotti

2,6,7,11,12 M. Piazza 3a.4 Criteri e tecniche di intervento 2,6,11,12 E. Giuriani 3a.3 Sperimentazione

5,6,16,17,19 A. Borri 3a.2 Il ruolo ed il comportamento delle volte

1,2,5,6,7,11,16, 17,18 C. Modena 3a.1 Il ruolo dei solai, delle coperture e dei

cordoli

Tema 3 – Consolidamento sismico degli edifici in muratura

3a – Solai, volte e coperture Responsabile: Maurizio Piazza (UNITN)

Prodotti a) Rapporti dettagliati delle prove sperimentali su solai e coperture lignee, corredati di dati raccolti ed organizzati su supporto informatico.

5,6,7,8,16,17, 18 C. Modena 3b.4 Tecniche d’intervento per il

consolidamento della muratura

1,4,5,6,7,8,10, 13 A. Vignoli 3b.3 Indagini diagnostiche su tipologie

murarie

3,6,7,8,10 N. Augenti 3b.2 Raccolta dei dati esistenti sui parametri meccanici

3,5,6,7,8,16,1 7,18 L. Binda 3b.1 Classificazione regionale

Tema 3 – Consolidamento sismico degli edifici in muratura

3b – Muratura Responsabile: Claudio Modena (UNIPD)

LA MURATURA LA MURATURA

importanza della sezione trasversale

Meccanismi Meccanismi locali locali Negli edifici esistenti in muratura spesso avvengono collassi parziali per perdita dell'equilibrio di porzioni murarie.

Muratura di buona qualità Muratura di qualità scadente

Formazione di lesioni e comportamento per blocchi rigidi

Fessurazione diffusa, disgregazione e distacco tra i paramenti

3b. Muratura ­ Prodotti a) Database delle tipologie murarie, distinte per Regione, costituito da

schede tecniche consultabili e selezionabili con diverse chiavi di interrogazione, implementabile con nuovi dati anche in futuro.

b) Raccolta di dati sperimentali e tabelle di riferimento sulle caratteristiche meccaniche delle diverse tipologie di muratura, ottenute con martinetti piatti, prove di compressione diagonale ed attraverso correlazioni con prove ND; coefficienti di influenza di alcuni parametri qualitativi (malta, listature, ecc.).

c) Definizione di procedure per l’esecuzione delle prove di caratteriz­ zazione meccanica in sito ed il trattamento dei dati acquisiti, al fine della determinazione dei parametri meccanici della muratura.

d) Rapporto tecnico con indicazione delle prove diagnostiche ND per la caratterizzazione della malta nelle murature storiche (penetrometri, trapani, prove chimico­fisiche in laboratorio).

e) Rapporto tecnico sull’uso della prova con martinetto piatto, per la determinazione dei moduli elastici e della resistenza a compressio­ ne e a taglio (limiti di applicabilità e attendibilità della prova).

f) Rapporto tecnico descrittivo degli interventi di consolidamento della muratura esaminati nel corso della ricerca (diatoni artificiali, iniezioni di malta, impregnazione, stilatura, ristilatura armata, sostruzione muraria/cuci­scuci), con riferimento a: campi di applicazione, modalità esecutive, efficacia dimostrata dalla sperimentazione.

1,5,7,9, 10,14 I. Caliò 4.4 Validazione e confronto tra i diversi

metodi di analisi e criteri di modellazione

1,3,5,10 N. Augenti 4.3 Comportamento delle fasce di piano

1,5,7,10, 17 G. Magenes 4.2 Sperimentazione statica e dinamica su

edifici reali

2,5,6,7,8, 16,17,18 S. Lagomarsino 4.1 Criteri per il progetto di conoscenza (LC)

Tema 4 – Metodi di analisi Responsabili: Guido Magenes (UNIPV)

Sergio Lagomarsino (UNIGE)

LIVELLI DI CONOSCENZA

Modelli di calcolo per l’analisi statica non lineare di edifici in muratura

“A meccanismo di piano”

Elementi finiti

Modelli a macroelementi’ Tomaževič, Braga e Dolce

SAM Magenes, Della Fontana,

Bolognini

PEFV D’Asdia e Viskovic

MAS3D Braga, Liberatore,

Spera

à Edifici fino a 2 piani modelli a “meccanismi di piano” (es. POR­ FLEX, POR­90, etc.)

TREMURI Lagomarsino, Penna e Galasco

Gambarotta e Lagomarsino, Papa e Nappi., Lourenço

fascia

maschio

nodo

a) Rapporti dettagliati delle indagini sperimentali condotte su elementi strutturali murari (fasce di piano) corredati di dati raccolti ed organizzati su supporto informatico.

b) Rapporto tecnico­scientifico di sintesi sui modelli e sui metodi di analisi per gli edifici in muratura, con repertorio di casi studio e confronto tra modelli, e con capitolo pre­normativo di raccomandazioni.

Metodi di analisi ­ Prodotti

Manuali e Linee Guida a) Manuale dei meccanismi di danno locale nei centri storici,

contenente: 1) una classificazione degli aggregati edilizi; 2) un abaco dei possibili meccanismi di danno e collasso; 3) una procedura generale per l’analisi e la verifica; 4) formule di immediato utilizzo per i meccanismi più frequenti; 5) alcuni esempi di applicazione a casi reali.

b) Linee guida per l’analisi globale dell’Unità Edilizia, come parte di un aggregato, tenendo conto delle caratteristiche tipologiche dello stesso, della posizione della cella e delle interazioni con quelle adiacenti.

c) Linee guida per il progetto di interventi di consolidamento sismico di Unità Edilizie negli aggregati dei centri storici. Il documento presenterà: 1) un repertorio delle tecniche di intervento, con indicazione dei principi di funzionamento e delle modalità esecutive di realizzazione; 2) le soluzioni più efficaci nelle diverse situazioni, comprensive di strumenti per il dimensionamento e le verifiche.

d) Manuale per il rilievo, la verifica sismica, il progetto degli interventi degli edifici misti in muratura e c.a.. Raccolta di esempi di casi studio per l'applicazione delle metodologie di analisi e verifica sviluppate per edifici in muratura semplice ed edifici misti.

Manuali e Linee Guida

e) Linee guida per il consolidamento di strutture voltate. Linee guida per il consolidamento dei solai lignei e dei collegamenti solai­ pareti. Linee guida per il consolidamento di coperture lignee e dei collegamenti.

f) Manuale per il riconoscimento della qualità muraria, contenente: 1) una dettagliata classificazione dei tipi murari e delle varianti regionali; 2) la definizione delle “ regole dell’arte” alla base di ciascuna tipologia; 3) le procedure di riconoscimento visivo e tramite indagini ND (con riferimento a diversi livelli di indagine, in conformità ai Livelli di Conoscenza indicati dall’Ordinanza); 4) valori di riferimento delle proprietà meccaniche della muratura e metodi di prova per la loro determinazione diretta.

g) Linee guida per il progetto di interventi di consolidamento sismico degli edifici esistenti in muratura. Il documento dovrebbe rappresentare l’esemplificazione, eventualmente rivista alla luce dei risultati delle varie ricerche, dell’Allegato 11.E presente nell’ultima revisione dell’Allegato 2 all’Ordinanza.