Analisi sismica, con diversi approcci, del meccanismo locale di ribaltamento della facciata di una Chiesa

Analisi statiche e dinamiche incrementali per la valutazione della risposta fuori piano della facciata di una chiesa colpita dal terremoto Centro Italia 2016-17 

Questo lavoro presenta l’analisi sismica, con diversi approcci, del meccanismo locale di ribaltamento della facciata della chiesa di San Michele Arcangelo a Lisciano (AP), ricadente nella zona colpita dagli eventi sismici del Centro Italia 2016-2017. Il meccanismo in esame è quello del ribaltamento semplice con la condizione di vincolo laterale che viene modellato in ambito non lineare attraverso recenti approcci in campo statico e dinamico. Il modello utilizzato per l’approccio statico considera il vincolo laterale come espressione delle resistenze attritive che si sviluppano sulle superfici di contatto dei conci murari lungo l’altezza dei due cantonali della facciata. Tali resistenze si riducono durante l’evoluzione del meccanismo per la perdita di contatto progressivo tra la facciata e le pareti longitudinali e la variazione è di tipo non lineare. Il modello utilizzato per l’approccio dinamico è basato sulla definizione delle rigidezze elastiche che costituiscono vincolo orizzontale per un blocco assimilabile al sistema ad un grado di libertà. Diversi grafici mostrano il confronto tra i risultati delle analisi incrementali statiche e dinamiche condotte attraverso l’utilizzo di accelerogrammi reali e spettri ADRS opportunamente scalati. Tali approcci possono essere utilizzati per valutare la risposta sismica fuori piano di pareti murarie in relazione a determinati stati limite di riferimento, secondo la procedura PERPETUATE.

Le campagne di rilevo dei danni riportati a seguito dei numerosi eventi sismici avvenuti nei centri storici del territorio nazionale hanno evidenziato come il comportamento sismico delle chiese possa essere ben descritto attraverso un numero limitato di meccanismi di collasso che, in assenza di opportune connessioni, portano alla crisi di macroelementi strutturali (Lagomarsino e Podestà 2004).

Le chiese a navata unica, in particolare, hanno una conformazione strutturale tale da essere particolarmente vulnerabili rispetto al meccanismo di ribaltamento della parete di facciata fuori dal piano. Il livello di severità del danno in relazione a tale meccanismo dipende generalmente dalla qualità muraria, dal grado di connessione della facciata con le pareti longitudinali e dall’eventuale presenza di elementi di presidio antisismico. La valutazione di tali aspetti costituisce pertanto un passo fondamentale nella valutazione della vulnerabilità sismica di questa e analoghe tipologie di strutture storico-monumentali (Andreini et al. 2013, De Falco et al. 2013, Giresini 2015, Casapulla et al. 2017).

Il presente lavoro è concentrato sull’analisi di un caso studio di chiesa in muratura a navata unica, la chiesa di San Michele Arcangelo a Lisciano (AP), che a seguito degli eventi sismici del Centro-Italia 2016-2017, ha subito il distacco della facciata dalle parti longitudinali.

Assumendo l’ipotesi per la facciata di macroelemento rigido in compressione, sono qui presentati due approcci per la modellazione del vincolo di tale parete con quelle longitudinali. L’approccio statico è basato sulla teoria dell’analisi limite in piccoli e grandi spostamenti (cinematica lineare e non lineare), con il vincolo laterale espresso come resistenza attritiva lungo l’altezza dei cantonali (Casapulla e Argiento 2016). L’approccio dinamico, invece, porta in conto rigidezze elastiche in compressione e trazione come vincolo orizzontale per un blocco assimilabile al sistema ad un grado di libertà (Giresini e Sassu 2017). Altri recenti modelli dinamici basati sulla teoria di Housner (1963) ma rappresentativi della parete non vincolata (Casapulla 2015, Casapulla e Maione 2017) saranno considerati per opportuni confronti in lavori successivi, insieme all’opportunità di validare un contributo da implementare nella procedura PERPETUATE recentemente sviluppata per l’analisi sismica di edifici storici in muratura (Lagomarsino e Cattari 2015).

Il caso studio: la Chiesa di San Michele Arcangelo a Lisciano (AP)

L’edificio ecclesiastico scelto come caso studio è la chiesa di San Michele Arcangelo a Lisciano (AP), ricadente nella zona colpita dai recenti eventi sismici del Centro Italia 2016-17 (Figura 1).

Figura 1. Chiesa di San Michele Arcangelo a Lisciano (AP), prospetto ovest.

Il primo impianto della chiesa, in stile romanico locale, risale al secolo XIII mentre il primo ampliamento, relativo ad un rimaneggiamento e all’aggiunta di due cappelle laterali, risale al secolo XV. Un successivo ampliamento con ristrutturazione avviene nel periodo barocco, quando la chiesa che originariamente era orientata in senso est-ovest, viene in parte ricostruita ed ampliata, l’asse principale viene ruotato in senso nord-sud e l’abside originario sarà utilizzato come sacrestia.

Il livello di conoscenza della costruzione e della sua storia evolutiva è molto limitato in quanto basato su poche informazioni storiche reperite sul web e un’indagine visiva diretta di tipo speditivo. Durante tale indagine, svolta per la valutazione del danno e dell’agibilità, è emerso che la chiesa ha manifestato una risposta sismica longitudinale nord-sud e i danni principali sono stati riscontrati nella facciata seicentesca (parete sud) con segni di innesco di ribaltamento fuori  dal piano (Figura 2).

Figura 2. Lesioni da distacco

[...] continua la lettura nel PDF

Articolo tratto dagli Atti del XVII Convegno ANIDIS 2017 - Pistoia
Si ringrazia l'ANIDIS per la gentile collaborazione. 

Si ricorda che il prossimo Convegno ANIDIS si terrà ad Ascoli Piceno il 15-19 settembre 2019> maggiori info sul LINK