La qualità dei collegamenti tra murature e impalcati e gli effetti del sisma

Nell’ambito della ricostruzione post sisma 2009 è stata messa a punto per il Comune di L’Aquila la scheda di accompagnamento al progetto (di seguito Scheda) per supportare la progettazione e l’esecuzione degli interventi sugli edifici dei centri storici e per avere il monitoraggio delle attività svolte anche mediante la raccolta di dati economici, tecnici (livello di danneggiamento, vulnerabilità e carenze strutturali più significative) e geometrici rilevati dai professionisti.

La Scheda, elaborato previsto dal D.P.C.M. 4 febbraio 2013, è oggetto dei controlli di competenza dell’Ufficio speciale di ricostruzione di L’Aquila.

I dati contenuti nella Scheda, organizzati secondo un format predefinito, sono stati elaborati nel presente studio per cercare una correlazione tra lo stato di danneggiamento e i meccanismi fuori dal piano della muratura, la cui attivazione è principalmente legata all’efficacia dei collegamenti di piano e delle connessioni in corrispondenza degli incroci murari.

Il campione dei dati

Il campione trattato fa riferimento ai progetti di miglioramento sismico  e ricostruzione dei centri storici di L’Aquila e le sue frazioni. Ciascun progetto è relativo ad un’Unità Minima di Intervento (di seguito UMI), corrisponde normalmente all’isolato urbano e si articola in una o più unità strutturali secondo quanto stabilito dalla Circolare 21 gennaio 2019 , n. 7 C.S.LL.PP. “Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018” e dal Manuale della Scheda e dal “Manuale tecnico per la compilazione della scheda di agibilità AeDES”.

Ove l’isolato urbano sia risultato particolarmente esteso, sul “Piano di Ricostruzione di L’Aquila” è previsto che lo stesso sia suddiviso in più UMI, i cui progetti vanno coordinati da un’unica figura tecnica secondo le indicazioni riportate sul citato D.P.C.M. 4 febbraio 2013.

I dati elaborati fanno riferimento a 572 UMI composte da 1666 unità strutturali, di cui 1476 sono in aggregato, 190 UMI sono costituite da un’unica unità strutturale. Come mostrato in Fig. 1, le unità strutturali sono perlopiù in muratura, di cui circa il 13% sono oggetto di tutela monumentale ai sensi del Codice dei Beni Culturali.

Il danneggiamento e la vulnerabilità sismica, in base ai quali viene calcolato il contributo pubblico per la realizzazione degli interventi, sono calcolati secondo modelli semplificati implementati sulla Scheda gestita mediante un applicativo web-based accessibile dalla rete Internet.

Come premessa alle elaborazioni numeriche illustrate nel seguito del documento, si precisa che:

• il campione di edifici utilizzato, per quanto è stato possibile rilevare, non è stato interessato da fenomeni disgregativi significativi da un punto di vista statistico. La muratura storica aquilana, pur non avendo mediamente elevate caratteristiche di resistenza, non è stata soggetta a disgregazione muraria se non per qualche caso sporadico riferibile a meccanismi localizzati;
• per limitare gli effetti dei terreni di fondazioni sull’entità del danneggiamento, sono state tenute in conto le sole 865 unità strutturali in muratura o con struttura assimilabile aventi il coefficiente di amplificazione sismica per effetti stratigrafici Ss compreso tra i valori 1 e 1,2 (categorie di terreno A e B) e il coefficiente di amplificazione per effetti topografici pari all’unità.

I modelli semplificati di vulnerabilità sismica e danno

La vulnerabilità viene valutata per unità strutturale sulla base di un numero ristretto di indicatori ritenuti maggiormente significativi. La quantificazione del livello di vulnerabilità avviene per mezzo di un sistema a punteggio che definisce per ogni carenza i tre livelli di vulnerabilità crescente V1, V2 e V3.
Il modello prevede che la vulnerabilità globale sia valutata come somma dei punteggi associati ai singoli indicatori mostrati in Tabella 1, secondo le classi indicate in Tabella 2.

Il livello del danneggiamento globale delle unità strutturali in muratura viene valutato per ciascun componente strutturale in base alla gravità del danno e della sua estensione mediante una matrice analoga a quella prevista dalla scheda AeDES e viene calcolato come:

Dove i è un contatore che fa riferimento alle componenti strutturali, j è un contatore che fa riferimento alle colonne della matrice di danno-estensione, R_i rappresenta il peso attribuito a ciascuna delle componenti strutturali, E_j rappresenta l’estensione del danno P_j, P_j è un punteggio proporzionale al livello di danno.
Il livello di danneggiamento globale è quindi normalizzato al valore unitario:

D = P_tot  / P_rif

Dove P_rif è l’indice P_tot valutato per un danneggiamento di riferimento dato dalle condizioni di danno gravissimo su tutte le componenti strutturali per un'estensione maggiore dei 2/3 delle componenti stesse.
Il valore del danno globale normalizzato D ha valori compresi tra 0, qualora non è stato riscontrato alcun danno, e 1, in caso di crollo. Il livello di danno globale viene calcolato secondo la tabella seguente.

Per avere maggiori dettagli sui modelli semplificati, è possibile far riferimento al “Manuale di istruzioni della Scheda di Accompagnamento ai Progetti di Ricostruzione del Comune dell’Aquila”.

I collegamenti di piano

Per i collegamenti tra muratura ed impalcati il modello di vulnerabilità semplificato prevede due distinte voci, la voce n. 5 “Orizzontamenti: Collegamento alle strutture verticali portanti” e la voce n. 6 “Strutture di copertura: Collegamento alle strutture verticali portanti”.

Per entrambe le voci la vulnerabilità è da considerare bassa (V1) se almeno l'80% della superfice dei solai / coperture sono ben collegati, alta (V3) se i solai / coperture ben collegati sono meno del 50%, media (V2) nei casi rimanenti.
In Tabella 4 e nel grafico di Fig. 2 è riportato il danneggiamento medio per le nove combinazioni date dai livelli di vulnerabilità relative agli orizzontamenti di interpiano e di copertura.

In corrispondenza della vulnerabilità V1-V1 (unità strutturali con collegamenti efficaci sia a livello di interpiano che di copertura), come prevedibile, il danneggiamento assume il valore minimo (0,241). Nelle condizioni a vulnerabilità maggiore (combinazioni V3-V2 e V3-V3) il danneggiamento risulta più che raddoppiato, come evidenziato nella colonna ”ΔDm (%)” della Tabella 4.

Alla luce dei dati indicati in Tabella 4, si rileva che al crescere della vulnerabilità dovuta all’inefficienza dei collegamenti di piano e al conseguente aumento del danno, aumenta in maniera significativa anche la vulnerabilità data dalle altre carenze previste dal modello semplificato, il cui punteggio è indicato nella colonna “vulnerabilità altre voci (media)”.

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Articolo presentato al XIX Convegno ANIDIS - Italia

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