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Analisi storica e rilievo critico come strumenti
per la valutazione della vulnerabilità di edifici monumentali
Valutazione della vulnerabilità sismica e progettazione dell’intervento di miglioramento sismico della Chiesa di Santa Maria della Carità di Ascoli Piceno
Quagliarini E. – Professore ordinario presso l’Università Politecnica delle Marche
Lenci S. – Professore ordinario di Scienza delle Costruzioni presso l’Università Politecnica delle Marche Monni F. – Ingegnere e dottore di ricerca, amministratore di AhRTE srl, spin off universitario
Vallucci S. – Ingegnere e dottore di ricerca
Abstract
La Chiesa di Santa Maria della Carità di Ascoli Pi-ceno è uno tra i pochi edifici religiosi presenti nelle Marche adibito all’adorazione perpetua. L’edificio è stato oggetto di un provvedimento di interdizione al culto e chiusura al pubblico a seguito degli even-ti sismici dell’aprile del 2009 a causa del quadro fessurativo comparso nei vari macroelementi (es.: volte, arco trionfale). Per procedere alla riapertura della chiesa si è resa necessaria un’urgente va-lutazione della vulnerabilità sismica della stessa al fine di individuare soluzioni di rapido interven-to, efficaci ma non in contrasto con le esigenze di conservazione del bene. Il tempo e le risorse investite inizialmente per ottenere un’approfondi-ta conoscenza della fabbrica hanno permesso di evidenziare le vulnerabilità della fabbrica anche in chiave non sismica, e proporre una mirata risposta terapeutica, sostenibile sia sul lato economico che su quello di tutela del manufatto, stante il minimale impatto sullo stesso. La chiesa è stata interessata anche dai recenti eventi sismici che hanno colpi-to il Centro-Italia nel 2016-17, ma gli effetti sono stati del tutto trascurabili sui vari macroelementi con modesti danneggiamenti limitati agli apparati decorativi, a dimostrazione dell’efficacia dell’inter-vento.
Introduzione
Oggetto di questo contributo è la Chiesa di S. M. della Carità di Ascoli Piceno (nota agli Ascolani come “Chiesa della Scopa”), edificio di grande valore storico artistico, che si distingue per es-sere uno dei più significativi esempi del barocco ascolano e per avere un notevole valore sociale, in quanto è una delle uniche due chiese marchi-giane aperte al culto per l’intero arco della giorna-ta. Chiese come questa - caratterizzate da grandi aule, pareti snelle e assenza di collegamenti effi-caci tra i vari elementi strutturali - sono tra i fabbri-cati più vulnerabili in caso di sisma, così come, del resto, gran parte del patrimonio culturale italiano
costituito dagli edifici monumentali in muratura. La chiesa, caratterizzata da una struttura portan-te prevalenportan-temenportan-te in pietra (travertino bianco, materiale che caratterizza la maggior parte degli edifici ascolani), è giunta ai nostri giorni con un’u-nica navata con abside rettangolare, ma questo è il risultato di varie trasformazioni avvenute negli anni. La navata, separata dalla zona absidale da un arco trionfale, è coperta da una volta a botte in mattoni pieni (così come la zona absidale); la volta si congiunge con i piedritti inseriti nelle pa-reti laterali mediante “lunette” sempre realizzate in mattoni pieni. A seguito del terremoto aquilano dell’aprile del 2009 la chiesa è stata oggetto di un provvedimento di interdizione al culto e chiusura al pubblico, per parziale inagibilità. Con l’obiettivo di una celere riapertura, sono state messe in piedi attività di analisi e conoscenza dell’edificio al fine di potere eseguire una rapida valutazione della vulnerabilità sismica ed individuare immediate so-luzioni di intervento che garantissero un migliora-mento del comportamigliora-mento sismico del manufatto, compatibilmente con le esigenze di conservazione del monumento in considerazione del suo elevato valore storico, architettonico e soprattutto sociale. L’intervento progettato e realizzato si caratterizza per un’elevata sostenibilità in termini di impatto sul manufatto, in quanto rispettoso del principio del “minimo intervento”, una delle maggiori istanze da rispettare quando si è chiamati ad operare su edi-fici tutelati.
La conoscenza del fabbricato: analisi storica e rilievo critico
Le principali criticità riscontrate a seguito dei primi sopralluoghi condotti sull’edificio dopo il sisma del 2009 erano riconducibili alla parete che sovrasta l’arco trionfale, alla volta a copertura dell’aula prin-cipale e al distacco di quest’ultima e dalla facciata per probabile attivazione del meccanismo di ribal-tamento fuori piano della stessa facciata.
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Soluzioni e case history dei membri del Club Ingenio
Miglioramento sismico con NTC 2018
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Master Builders Solutions di BASF per il restauro e il consolidamento strutturale del Palazzo Butera di Palermo
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NTC 2018 in MasterSap: il caso del comportamento strutturale non dissipativo
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Intervento di adeguamento sismico di un edificio storico: Palazzo Danna D’Usseglio
CDM DOLMEN
Il coefficiente ζE
Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 hanno in-trodotto alcune importanti novità sul miglioramento si-mico degli edifici esistenti. La principale novità è l’in-troduzione del rapporto ζE tra l’azione sismica
soppor-tabile dalla struttura e l’azione sismica che si utilizzereb-be nel progetto di una nuova costruzione.
Le strutture nuove vengono progettate per poter sop-portare l’intera azione simica di progetto (ζE=1), quando invece ci si occupa di una struttura esistente il percorso da seguire è il seguente:
• determinare la quota di sisma che è in grado di soppor-tare lo stato di fatto ζE (SDF), che quindi può essere minore di 1
• concepire l’intervento di miglioramento
• determinare la quota di sisma che è in grado di soppor-tare lo stato di progetto ζE (SDP)
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Figura 1 – ζE (SDF)
Le NTC2018 consentono di progettare le costruzioni adottando un comportamento strutturale dissipativo op-pure non dissipativo. Sebbene in generale la progetta-zione a comportamento dissipativo (con la conseguen-te progettazione in capacità) sia la scelta consigliata, il progettista può a sua discrezione, anche, optare per il comportamento non dissipativo.
La norma stabilisce alcuni principi generali al §7.2.2; in Tab.7.3.I indica i limiti per il valore dei fattori di compor-tamento q sia nel caso dissipativo che non dissipativo. In particolare in quest’ultimo caso si legge:
“Per comportamento strutturale non dissipativo, nella
valutazione della domanda tutte le membrane e i colle-gamenti rimangono in campo elastico o sostanzialmente elastico; la domanda derivante dall’azione sismica e dal-le altre azioni è calcolata in funzione dello stato limite cui ci si riferisce, ma indipendentemente dalla tipologia strut-turale e senza tener conto delle non linearità di materiale, attraverso un modello elastico (v.§7.2.6)”
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Master Builders Solutions è protagonista del restauro e consolidamento strutturale di Palazzo Butera a Paler-mo, una residenza nobiliare settecentesca destinata a diventare un museo, situata all’interno del quartiere storico della Kalsa.
Il palazzo, ben visibile dal porto grazie all’accentuata bicromia dei prospetti che ne evidenzia in lontananza il profilo, costituisce insieme alla prospiciente Porta Felice, la quinta scenica di ingresso alla città di Palermo.
Master Builders Solutions di BASF offre una gamma
di prodotti di alta qualità con caratteristiche peculiari, che rappresentano l’ideale per la realizzazione del recupero ed il ripristino architettonico delle murature di pregio sto-rico esistenti.
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Il lavoro di tesi di Accolla Erika, laureanda del Politecnico di Torino, è stato incentrato sulla modellazione e sulla
verifica di uno stabile in muratura classificato come bene tutelato.
L’obiettivo della tesi era quello di valutare, mediante un programma agli elementi finiti, la stabilità della struttura nei confronti delle azioni agenti, con particolare attenzio-ne al caso sismico, e definire un adeguato sistema di rin-forzo. Il software di calcolo che è stato utilizzato è DOL-MEN Murature Portanti, prodotto e distribuito da CDM DOLMEN Srl di Torino. Lo stabile oggetto dell’elaborato è stato il Palazzo Danna
D’Usseglio, parte di un am-pio insieme strutturale co-stituito da distinti fabbricati, precedentemente oggetto di interventi di ristrutturazio-ne e di miglioramento.
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trionfale erano state riscontrate lesioni ampie e profonde, oltre a segni di evidente distacco tra al-cuni conci dell’arco stesso. In particolare l’ampia lesione presente sopra l’arco trionfale sulla destra (Figura 1) è stata la motivazione principale che ha determinato la chiusura della chiesa.
Per quanto riguarda la volta della navata si evi-denziavano lesioni passanti in chiave e nella por-zione limitrofa all’arco trionfale (Figura 1), oltre a segni di distacco (e caduta di materiale pulveru-lento) all’attacco tra facciata e volta e all’attacco tra timpano/lunetta e parete terminale del presbi-terio (Figura 2). Tale quadro risultava aggravato da una copertura spingente costituita da puntoni lignei (cavalletti) in evidente stato di degrado che gravavano puntualmente sulle costolature della volta e da infiltrazioni di acque meteoriche sulla parte alta della parete laterale in prossimità della facciata principale. Se da un lato le lesioni sulla volta e il distacco di quest’ultima dalla facciata po-tevano essere facilmente e chiaramente ascrivibi-li al sisma, dall’altro, per l’arco trionfale il quadro fessurativo non sembrava sovrapponibile a sche-mi di meccanissche-mi tipicamente ricorrenti per tale macroelemento.
Alla luce di queste considerazioni è emersa subito perciò la necessità di interpretare adeguatamente il quadro fessurativo riscontrato, così da verificarne le effettive cause. Con l’intento di raccogliere tutte le informazioni necessarie a facilitare la diagno-si, si è così intrapreso un approfondito percorso di conoscenza svolto attraverso le attività di anali-si storica, di rilievo geometrico-architettonico, del quadro fessurativo e deformativo e del degrado e del rilievo materico e tecnologico-costruttivo [1-3]. Per quanto concerne la fase di analisi storica si è tentato di ricostruire, per quanto possibile, il
pro-cesso di realizzazione e le successive modificazio- ni subite nel tempo dal manufatto e dai fabbricati a esso adiacenti, nonché gli eventi traumatici che lo avevano interessato utilizzando tutte le fonti utili reperibili quali pubblicazioni, documentazioni d’ar-chivio, immagini iconografiche e fotografiche e pla-nimetrie catastali (Fig. 3 e Fig. 4) [4-7].
L’utilizzo di strumenti fotogrammetrici e topografi-ci ha consentito una fedele restituzione della ge-ometria strutturale del manufatto, oltre a dare in-dicazioni su fenomeni di degrado e su fattori che possono aver ridotto l’efficienza strutturale (fuori piombo, inflessioni, ecc.).
Dal punto di vista materico e tecnologico-costrut-tivo è stata individuata l’apparecchiatura muraria, la tipologia e l’orditura della copertura, l’efficacia degli ammorsamenti murari.
Figura 1 – Lesioni sulla parete dell’arco trionfale e sulla volta dell’aula
Figura 2 – Lesioni sulla volta dell’aula e segni di distacco tra volta e facciata principale
Figura 3 – Ricostruzione delle fasi storiche della costruzione della Chiesa di S.M. della Carità
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Analisi di vulnerabilità
sismica e possibili interventi di miglioramento di un edificio storico in muratura
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NORMABLOK PIÙ S40 MA, il nuovo blocco Danesi per una muratura armata vincente
FORNACI LATERIZI DANESI
Miglioramento sismico di un edificio storico mediante rinforzo Ri-Struttura e Reticola plus:
l’intervento
Dalla sperimentazione all’esecuzione: Il caso della Torre di Pico, Mirandola
FIBRE NET
Semplicità costruttiva e sicurezza sismica: la muratura armata TAURUS
GRUPPO STABILA
Blocchi e solai
in legno cemento ISOTEX: sicurezza sismica testata e collaudata
ISOTEX
Materiali compositi a matrice inorganica nel miglioramento sismico del costruito storico:
il tema dell’aderenza
KERAKOLL
Valutazione della sicurezza sismica di Palazzo
Fazzari sito nel centro storico di Catanzaro
Nel documento si presenta lo studio della vulnerabilità sismica e dei possibili inter-venti di miglioramento com-patibili con le esigenze di conservazione di Palazzo Fazzari, un edificio in mura-tura sito nel centro storico di Catanzaro.
L’opera, una tesi di laurea,
ha l’obiettivo di valutare la sicurezza sismica dell’edificio, in vista di un possibile restauro e si costituisce di due par-ti: la prima nella quale sono affrontati gli aspetti conosciti-vi, mentre nella seconda sono affrontati quelli strutturali.
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Nel presente lavoro si de-scrivono le fasi di studio condotte a partire dall’a-nalisi strutturale e dalle verifiche sismiche fino alla esecuzione dell’interven-to progettadell’interven-to di parte delle strutture in aggregato sito in Piazza della Costituente a Mirandola (MO), in segui-to agli eventi sismici che hanno colpisegui-to il terrisegui-torio delle province di Bologna, Modena, Ferrara, Mantova, Reggio Emilia e Rovigo il 20 e il 29 maggio 2012.
Le analisi condotte da Bolina Ingegneria S.r.l. avevano evidenziato, relativamente alle parti comuni, l’esito di agi-bilità più grave, ovvero che agli elementi strutturali verti-cali ed orizzontali era stato assegnato il grado E2.
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Normablok Più S40 MA è il nuovo blocco ad alte
presta-zioni termiche studiato da Fornaci Laterizi Danesi per re-alizzare murature armati portanti in tutte le zone sismiche. Realizzato con laterizio Poroton P800, Normablok Più S40 MA coniuga ai ben noti vantaggi della muratura ar-mata le prestazioni del polistirene espanso additivato con grafite, arrivando così a generare un sistema costruttivo dalle eccellenti performance.
Abbinati alla malta termo-sismica Danesi MTM10 e sfruttando l’apposito foro
dotato di preincisione, i blocchi Normablok Più S40 MA vengono posti in opera integrandoli con barre di armatura orizzontali e verti-cali, creando così murature armate per edifici ad alte prestazioni termiche.
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In uno scenario come quello italiano, in cui il rischio si-smico non è propriamente compatibile con la sicurezza del costruito, la domanda che potrebbe scaturire è: ma con quale tecnica costruttiva possiamo e potremo in futu-ro realizzare nuovi edifici?
Sebbene tutti i media, attualmente, dai giornali ai siti web passando per i social, siano delegati a consigliare le
nuo-ve abitazioni del futuro, ciò che rende effettivamente si-cura un’opera è sisi-curamen- sicuramen-te legato alla sua comples-sità realizzativa.
Infatti, più il sistema co-struttivo (e la geometria dell’opera) è complesso più difficile sarà garantire la si-curezza sismica.
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Figura 1 – Uno “spaccato” di muratura armata – si nota la ridotta armatura presente nel paramento murario
Analisi non lineari
con Straus7 ed EasyOver per la valutazione della vulnerabilità sismica di strutture in cemento armato
HSH
Introduzione
Nel presente articolo si prende in considerazione un capannone industriale monopiano in cemento ar-mato prefabbricato, adibito ad uso officina, sito in loca-lità Mirandola (MO) e colpi-to dal terremocolpi-to dell’Emilia del 2012.
L’obiettivo del presente lavoro consiste nel confronto tra i danni riscontrati e i risultati di un’analisi Pushover multi-modale adattiva sul modello FEM della struttura.
Per la modellazione agli elementi finiti è stato adottato il codice di calcolo Straus7, [8], e il software EasyOver, [9], applicativo di Straus7 per le analisi statiche non lineari di edifici in cemento armato.
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Figura 1 – Modello della struttura in Straus7 Vulnerabilità sismica:
aspetti della modellazione di strutture in muratura
HARPACEAS
Gli studi di cui al presente articolo si riferiscono alla mo-dellazione di un edificio storico in muratura laterizia, sito in Emilia Romagna, per un’analisi preliminare di
fat-tibilità del progetto di miglioramento/adeguamento sismico.
La fase di validazione del modello elastico ha eviden-ziato un particolare comportamento della struttura nel corso delle verifiche di congruità dei valori di tensione nei singoli allineamenti murari.
L’effetto del peso proprio della struttura, infatti, è risultato essere benefico o dannoso a seconda del verso dell’a-zione sismica considerato. Tutte le modellazioni e ana-lisi sono state svolte con il software Midas Gen 2018.
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Figura1 – Assonometria del modello F.E.M.
I blocchi cassero in legno cemento vengono posati a secco (eliminando in questo modo i diversi inconve-nienti causati dall’utilizzo della malta), e successivamen-te riempiti di calcestruzzo, garansuccessivamen-tendo in questo modo un’ottima struttura portante. Le caratteristiche strutturali ne permettono l’utilizzo in zone altamente sismiche di pri-ma e seconda categoria. Il territorio italiano è, a causa del suo posizionamento tra la placca tettonica africana e quella euro-asiatica, una zona ad elevato rischio
sismi-co. I periodici terremoti che si verificano in Italia, hanno
causato nel corso della storia moltissimi danni e vittime.
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Questo contributo affronta il tema dell’aderenza dei siste-mi di rinforzo in materiale composito costituiti da matrici inorganiche e fibre di acciaio (SRG).
Si riporta l’esperienza delle prove di shear test condotte su un sistema SRG, effettuate a conclusione dell’inter-vento di miglioramento sismico del Municipio del comune di Casciana Terme Lari.
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Schematizzazione della modalità di collasso di un rinforzo FRP applicato ad un supporto murario di modeste proprietà meccaniche
La Linea FRP System
Mapei FRP System è una gamma completa di materiali compositi costituiti da fibre ad alta resistenza e resi-ne polimeriche, appositamente formulati per il rinforzo e l’adeguamento statico e sismico di strutture di cal-cestruzzo armato, acciaio, muratura e legno.
Gli FRP sono materiali costituiti da fibre di rinforzo immer-se in una matrice polimerica. Le fibre svolgono il ruolo di elementi portanti mentre la matrice, oltre a proteggere le fibre, funge da elemento di trasferimento degli sforzi.
I rinforzi sono costituiti da fibre di carbonio, fibre di ve-tro, fibre di basalto o fibre
metalliche.
Questi materiali offrono una serie di vantaggi: elevate prestazioni meccaniche, basso impatto architettoni-co, alta durabilità, facilità di applicazione e reversibilità degli interventi.
link all’articolo completo >>> #Dossier_Miglioramento_Sismico_degli_Edifici_Esistenti www.ingenio-web.it Direttore responsabile Andrea Dari Responsabile redazione Stefania Alessandrini Comitato dei Referenti Scientifici e Tecnici* Eventi straordinari Gian Michele Calvi Gaetano Manfredi Geotecnica e idraulica Stefano Aversa Gianfranco Becciu Daniele Cazzuffi Massimo Chiarelli* Mario Manassero ICT Raffaello Balocco Mario Caputi Ingegneria forense Nicola Augenti Involucro edilizio Paolo Rigone Software Guido Magenes Paolo Riva BIM Ezio Arlati Stefano Converso Strutture e materiali da costruzione Monica Antinori* Franco Braga Agostino Catalano Bernardino M. Chiaia Luigi Coppola Marco Di Prisco Roberto Felicetti Massimo Fragiacomo Pietro Gambarova Raffaele Landolfo Giuseppe Mancini Giuseppe C. Marano Claudio Modena Giorgio Monti Lorella Montrasio Camillo Nuti Maurizio Piazza Giovanni Plizzari Giacinto Porco Roberto Realfonzo Walter Salvatore Marco Savoia Restauro e consolidamento Marcello Balzani Antonio Borri Stefano Della Torre Lorenzo Jurina Sergio Lagomarsino Stefano Podesta Paola Ronca Urbanistica Maurizio Tira Termotecnica e energia Vincenzo Corrado Livio De Santoli Costanzo Di Perna Anna Magrini Luca Rollino Marco Sala Chiara Tonelli Istituzioni Vincenzo Correggia Giuseppe Ianniello Antonio Lucchese Emanuele Renzi Ambiente Giovanni De Feo Per elenco aggiornato www.ingenio-web.it Collaborazioni Istituzionali
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