Analisi di vulnerabilità sismica di un fabbricato in muratura realizzato negli anni ‘30
Lo studio di seguito descritto è stato condotto nell’ambito della tesi di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Costruzioni Civili svolta nel 2011 presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa.
Il fabbricato “Baccelli” dell’Ospedale di Volterra (PI)
Il fabbricato “Baccelli”, edificato tra il 1933 e il 1935, ha subito negli anni una serie di interventi edilizi che ne hanno modificato le caratteristiche costruttive e geometriche determinando l’assetto attuale.
Il fabbricato, con struttura portante in muratura, si sviluppa su tre piani fuori terra e con forma planimetrica a C, di lato maggiore 40,35 m e lato minore di 22,25 m. L’altezza complessiva è di 13,95 m con altezze di interpiano di 5,30 m a piano terra e 3,50 m al primo e secondo piano. Attualmente il piano terra ospita il Pronto Soccorso e le connesse attività ambulatoriali, il piano primo è destinato alle attività ambulatoriali pediatriche e all’area di degenza pediatrica ed il piano secondo ospita il centro di riabilitazione motoria.
La muratura originaria è una muratura in pietra irregolare con malta di caratteristiche scadenti, mentre le murature di più recente realizzazione sono eseguite in blocchi o mattoni di laterizio. Le informazioni ottenute dall’analisi storica del fabbricato sono state verificate attraverso un rilievo con camera termografica.
Le murature originarie esterne sono di spessore 65 cm a piano terra e 55 cm a primo e secondo piano, mentre le pareti originarie interne sono di spessore variabile da 45 cm a 65 cm. I solai di piano sono realizzati in profilati in acciaio e tavelloni, la copertura a falde è realizzata mediante travetti in c.a. appoggiati su pareti interne a nido d’ape e su una muratura perimetrale in mattoni. L’apparato fondale è costituito da fondazione continua a sacco con materiale inerte di scarse qualità meccaniche e con un allargamento di circa 20 cm rispetto allo spessore della muratura soprastante.
La caratterizzazione meccanica per le murature di nuova realizzazione è stata eseguita secondo quanto riportato al § C8A.2. della Circolare Esplicativa delle NTC2008 per un livello di conoscenza LC1 mentre per la muratura originaria si è proceduto a valutare la qualità della tipologia muraria attraverso il metodo IQM (Indice di Qualità Muraria) proposto dagli autori Borri e De Maria, per un livello di conoscenza LC2.
Per i cordoli in cemento armato in condizioni non fessurate è stato assunto un modulo elastico E = 30000 N/ mm2 e un coefficiente di Poisson v = 0,2.
L’azione sismica è stata valutata secondo quanto indicato al § 3.2. delle NTC2008 per una vita nominale VN pari a 50 anni ed un coefficiente d’uso CU pari a 2,0 (classe d’uso IV), con un periodo di riferimento VR per la valutazione dell’azione sismica pari a 100 anni. Lo spettro di risposta inelastico di progetto in accelerazione delle componenti orizzontali è stato ottenuto per una categoria di sottosuolo C, per una categoria topografica T2 e assumendo un fattore di struttura dell’edificio pari a 3,00 secondo le indicazioni relative agli edifici esistenti in muratura del § C8.7.1.2. della Circolare Esplicativa delle NTC2008.
La modellazione della struttura è stata effettuata mediante un modello tridimensionale a telaio equivalente, secondo le ipotesi e formulazioni del metodo SAM (Seismic Analysis of Masonry walls) proposto da G. Magenes e G.M. Calvi, nel quale la parete muraria è idealizzata mediante un telaio costituito da elementi ad asse verticale (maschi murari), elementi ad asse orizzontale (fasce murarie e cordoli) ed elementi nodo.
Il modello è stato implementato nel programma di calcolo Midas Gen. Gli elementi maschio, gli elementi fascia e gli elementi cordolo sono stati modellati come elementi beam deformabili assialmente e a taglio. Gli elementi nodo, supposti infinitamente rigidi e resistenti, sono stati modellati introducendo opportuni link rigidi alle estremità degli elementi maschio, fascia e cordolo. In corrispondenza degli incroci d’angolo e delle intersezioni a T le pareti sono state scomposte in maschi semplici a sezione rettangolare e la continuità fra gli spostamenti verticali dei due muri ortogonali è stata imposta al livello dei solai mediante link rigidi. Gli elementi maschio murario sono stati vincolati alla base mediante incastro perfetto e i solai sono stati considerati infinitamente rigidi nel proprio piano.
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Articolo tratto dal numero 16 di Structural Modeling.
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