Peso proprio del cuneo di distacco [kNm]
Carico in testa al cantonale [kNm]
Carico in testa alle pareti [kNm]
52,5 5,0 6,8
MOMENTO DELLE AZIONI STABILIZZANTI
Inerzia del cuneo di distacco
[kNm]
Inerzia del carico in testa al cantonale [kNm]
Inerzia del carico in testa alle pareti
[kNm]
Spinta statica sul cantonale [kNm]
273,6 60,9 38,9 23,7
MOMENTO DELLE AZIONI RIBALTANTI
Valore di a0 Fattore di Confidenza FC Massa partecipante M* Frazione massa partecipante e* Accelerazione spettrale a0* [m/sec2] 0,109 1,35 8,387 0,967 0,818
CAPITOLO 4 – CASO STUDIO: L’OBITORIO
138
Tab. 4.11 – Tabelle estrapolate dall’applicativo C.I.N.E., ribaltamento cantonale 2-1
- ribaltamento cantonale 2-1: 0,148g < 0,174g NON VERIFICATO
2,00 1,10 C 0,174 2,522 0,281 1,000 4,50 11,93 1,437 1,596 1,581 0,750 0,479 Fattore di struttura q
Coefficiente di amplificazione topografica ST
Quota di base del macroelemento rispetto alla fondazione [m]
Coefficiente di amplificazione stratigrafica SS Coefficiente CC
Fattore di amplificazione locale del suolo di fondazione S
Coefficiente di partecipazione modale g Primo periodo di vibrazione dell'intera struttura T1 [sec]
Fattore di amplificazione massima dello spettro FO Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro TC* [sec]
Fattore di smorzamento h Altezza della struttura H [m] Categoria suolo di fondazione
PGA di riferimento ag(PVR) [g] Baricentro delle linee di vincolo Z [m] y(Z) = Z/H ag(SLV) (C8A.4.9) Se(T1) (C8A.4.10) 4,50 0,377 0,148 5,785 Spessore delle pareti convergenti nell'angolata s [m] Altezza globale del cuneo di distacco h [m] Quota del baricentro del cuneo di distacco yG [m]
Quota del punto di applicazione dell'azione
trasmessa da archi o volte al cuneo di distacco
rispetto alla cerniera A
hV [m]
Distanza orizzontale, misurata nella direzione del ribaltamento, del baricentro
del cuneo di distacco rispetto alla cerniera A
xG [m] Braccio orizzontale del carico P trasmesso in testa al cantonale rispetto alla cerniera A dP [m] 0,50 1,22 0,91 0,33 0,46
CARATTERIZZAZIONE GEOMETRICA DEL CUNEO DI DISTACCO
Coordinate nel sistema di riferimento del piano orizzontale Distanza dall'intersezione muraria ed arretramento rispetto alla superficie interna
della parete del baricentro del cuneo di distacco [m] Distanza dall'intersezione muraria ed arretramento rispetto alla superficie interna della parete del punto di applicazione del carico P
sul cantonale [m]
d -0,25 -0,16
a 0,28 0,18
COORDINATE DEI PUNTI DI APPLICAZIONE DELLE AZIONI SUL CANTONALE NEL PIANO ORIZZONTALE
Peso proprio del cuneo di distacco W [kN] Carico verticale concentrato trasmesso in testa al cantonale P [kN] Spinta statica trasmessa in testa al cantonale PH [kN] 3,8 10,8 4,2
CAPITOLO 4 – CASO STUDIO: L’OBITORIO
139
Tab. 4.12 – Tabelle estrapolate dall’applicativo C.I.N.E., ribaltamento cantonale 2
- ribaltamento cantonale 2: 0,045g < 0,174g NON VERIFICATO
4.8.7. Analisi dei risultati
I risultati ottenuti dimostrano che sia la parete A che il cantonale B sono vulnerabili rispetto all’azione sismica per lo Stato Limite considerato SLV, caratterizzata da un Tempo di Ritorno di 949 anni. Pertanto si è ritenuto opportuno effettuare un’ulteriore verifica prendendo in riferimento il minimo Tempo di Ritorno per cui l’analisi statica non lineare risulta soddisfatta (pari a 55 anni).
La nuova verifica ha portato a concludere che il cantonale 2 rimane vulnerabile e quindi il relativo meccanismo locale sopraggiungerà prima della crisi globale della struttura.
Peso proprio del cuneo di distacco [kNm]
Carico in testa al cantonale [kNm]
1,2 5,0
MOMENTO DELLE AZIONI STABILIZZANTI
Inerzia del cuneo di distacco
[kNm]
Inerzia del carico in testa al cantonale [kNm]
3,4 13,2
MOMENTO DELLE AZIONI RIBALTANTI Valore di a0 Fattore di Confidenza FC Massa partecipante M* Frazione massa partecipante e* Accelerazione spettrale a0* [m/sec2] 0,067 1,35 1,458 0,982 0,494 2,00 1,10 C 0,174 2,522 0,281 1,000 8,92 11,93 1,437 1,596 1,581 0,750 0,479 Fattore di struttura q
Coefficiente di amplificazione topografica ST
Quota di base del macroelemento rispetto alla fondazione [m]
Coefficiente di amplificazione stratigrafica SS Coefficiente CC
Fattore di amplificazione locale del suolo di fondazione S Coefficiente di partecipazione modale g Primo periodo di vibrazione dell'intera struttura T1 [sec]
Fattore di amplificazione massima dello spettro FO Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro TC* [sec]
Fattore di smorzamento h Altezza della struttura H [m] Categoria suolo di fondazione
PGA di riferimento ag(PVR) [g] Baricentro delle linee di vincolo Z [m] y(Z) = Z/H ag(SLV) (C8A.4.9) Se(T1) (C8A.4.10) 8,92 0,748 0,045 1,764
CAPITOLO 4 – CASO STUDIO: L’OBITORIO
140
4.9. Valutazione dell’indice di rischio
In base alle indicazioni della legge n°77/2009, delle OPCM 3779 e 3790, nella valutazione degli edifici esistenti, e per l’assegnazione di eventuali contributi monetari, è necessaria la determinazione dell’Indicatore di
Rischio Sismico, grazie al quale si stabilisce in modo estremamente sintetico
e univoco il comportamento sismico di una struttura.
L’Indicatore di Rischio Sismico (IR) allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita, è definito dal seguente rapporto:
IR = (PGACLV/PGADLV)
dove PGACLV e PGADLV sono rispettivamente l’accelerazione orizzontale massima su suolo rigido che può essere sostenuta dall’edificio (capacità) e l’accelerazione orizzontale massima su suolo rigido attesa per lo stato limite considerato (domanda).
Il coefficiente IR così ottenuto, risulta compreso tra un massimo di 1 (caso in cui le due PGA si eguagliano) e un minimo di 0,270 (caso in cui PGADLV assume il valore minimo
0,047 previsto dal D.M. 14/01/2008, per un TR pari a 30 anni). In riferimento a quanto
appena detto, la capacità della struttura di far fronte all’azione sismica, sarà tanto maggiore quanto più l’Indicatore di Rischio Sismico assumerà un valore prossimo all’unità.
PGADLV PGACLV IR
Scheda GNDT/CNR 0,174 0,254 1,46
SAVE-VM 0,174 0,122 0,70
Analisi Statica non Lineare 0,174 0,062 0,36
Analisi cinematica lineare 0,174 0,045 0,26
CAPITOLO 4 – CASO STUDIO: L’OBITORIO
141
Fig. 4.87 – Istogramma delle PGA di capacità
Fig. 4.88 – Istogramma dell’Indicatore di Rischio Sismico
Dall’analisi degli istogrammi riportati in figura 4.87 e 4.88, si osserva la forte discrepanza tra i risultati ottenuti con la Scheda GNDT/CNR e il resto delle procedure di analisi. Essa è basata su rilievi sommari “a vista”, e difficilmente può tener conto dei dettagli costruttivi e delle resistenze dei materiali che caratterizzano l’edificio. Se da un lato l’applicazione di questa stessa procedura a diversi edifici permette di raffrontare in maniera diretta, e su base quantitativa, i loro livelli di vulnerabilità e di rischio, dall’altro non può fornire indicazioni verosimili sul singolo edificio, portando come in questo caso a sovrastimare.
0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
Scheda GNDT/CNR SAVE-VM Analisi statica non lineare Analisi cinematica lineare PGAc 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1 2 3 4 Ir=PGAc/PGAd
CAPITOLO 5 – CONCLUSIONI
142
5. Conclusioni
Il lavoro della presente tesi è stato caratterizzato dallo studio del comportamento sismico di 11 edifici in muratura presenti nel presidio ospedaliero di Volterra mediante il metodo
SAVE-VE e dall’approfondimento sul presidio n. 15 nominato Obitorio.
Gli edifici risultano in gran parte risalenti a edificazioni avvenute nei primi anni del ‘900. Queste strutture sono state interessate negli anni da interventi di ristrutturazione anche importanti su solai e coperture, ma mantengono ancora oggi le caratteristiche costruttive originarie, in particolare nelle strutture portanti in muratura, caratterizzate da pietrame con tessitura irregolare.
In una prima fase, l’attenzione è stata concentrata sulla procedura SAVE-VM, messa a punto dal GNDT e dall’Università della Basilicata, che ha permesso di valutare la vulnerabilità sismica degli 11 edifici analizzati, in riferimento allo Stato Limite di Operatività (SLO) e di Collasso (SLC). Questa prima analisi ha portato a concludere che nel complesso gli edifici possono ritenersi sicuri in presenza di sismi di lieve intensità (SLO), ma bisognosi di interventi strutturali per soddisfare lo Stato Limite di Collasso (SLC).
L’adozione di numerose ipotesi sulle caratteristiche delle strutture, legate alla non perfetta conoscenza delle stesse, basata su indagini sicuramente non esaustive, nonché l’adozione di modelli semplificati, ha limitato, ovviamente, l’affidabilità dei risultati ottenuti in termini assoluti, rendendo pertanto necessarie verifiche sismiche più approfondite. Ciononostante, l’applicazione della stessa procedura SAVE-VM ai diversi edifici, ha permesso di raffrontare i loro livelli di vulnerabilità e di rischio, e di stimare una graduatoria delle priorità di intervento.
A seguito della prima fase sono state condotte delle verifiche sismiche più approfondite (Analisi Statica non Lineare) su un caso studio, rappresentato dall’edificio nominato “Obitorio”.
I risultati ottenuti con l’analisi Pushover, condotta con controllo di spostamento, conducono a un giudizio negativo della capacità di far fronte all’azione sismica di progetto caratterizzata da un Tempo di Ritorno pari a 949 anni. A questo punto, riducendo lo spettro di risposta, si è ricercato per tentativi il Tempo di Ritorno per il quale la struttura è in grado di soddisfare la verifica di sicurezza. Riferendosi necessariamente, per sicurezza, al valore
CAPITOLO 5 – CONCLUSIONI
143
più basso ottenibile con il procedimento appena illustrato, l’edificio risulta verificato per un Tempo di Ritorno pari a 55 anni.
Inoltre, si è ritenuto opportuno, eseguire un’analisi parametrica in modo da poter stimare l’influenza dei parametri meccanici sulle verifiche di sicurezza, ma soprattutto, valutare i benefici ottenibili in presenza di eventuali interventi di consolidamento. Questo tipo di analisi ha portato a concludere che la sicurezza richiesta dal D.M. 14/01/2008 “Norme
Tecniche per le Costruzioni” non appare perseguibile migliorando i soli parametri
meccanici della muratura.
La valutazione della vulnerabilità è stata completata con l’analisi del comportamento di macroelementi (in questo caso parete e cantonale) al di fuori del piano. Per il caso studio, il metodo di calcolo utilizzato è quello dell’Analisi Cinematica Lineare. Dai risultati ottenuti, emerge che sia la parete che il cantonale considerati, sono vulnerabili all’azione sismica di progetto. Pertanto si è ritenuto opportuno effettuare un’ulteriore verifica prendendo in riferimento il minimo Tempo di Ritorno per cui l’analisi statica non lineare risulta soddisfatta (pari a 55 anni), in modo da poter stimare l’evoluzione dei meccanismi locali rispetto alla crisi globale.
Infine, sono stati calcolati gli Indicatori di Rischio Sismico per le diverse procedure di analisi adottate. Dallo studio dei risultati ottenuti, emerge che lo studio della vulnerabilità sismica condotto tramite Schede GNDT/CNR porta a sovrastimare le capacità strutturali dell’edificio, in quanto, essendo basata su rilievi sommari “a vista”, difficilmente può tener conto dei dettagli costruttivi e delle resistenze dei materiali che caratterizzano l’edificio.
ALLEGATI – RILIEVO EDIFICIO CISALPINO
145
NOME SCHEDA: CISAL (Unità strutturale in muratura) NUMERO PRESIDIO: 4 I INNDDIIVVIIDDUUAAZZIIOONNEEDDEELLCCOOMMPPLLEESSSSOOEEDDIILLIIZZIIOOEECCOORRIISSPPOONNDDEENNTTEE N NUUMMEERRAAZZIIOONNEE