TAVOLA 31: VISTE TRIDIMENSIONALI – MECCANISMI DI DANNO IPOTIZZATI
6. VALUTAZIONE ANALITICA DI VULNERABILITÀ SISMICA
Il metodo proposto per l’analisi della vulnerabilità degli aggregati e per il suo monitoraggio porta all’elaborazione degli indici di vulnerabilità. Partendo da una base di dati ampia, che comprende il rilievo geometrico, l’analisi della cultura locale e la ricerca archivistica, si arriva ad ipotizzare uno scenario di danno verosimile.
L’obiettivo principale dell’elaborazione degli indici è fornire una rappresentazione unificata delle vulnerabilità dell’aggregato. Si cerca, così, di superare la soggettività delle valutazioni dei tecnici, e di fornire un metodo di analisi che produca delle quantità uniformi, confrontabili su larga scala. Per fare ciò occorre selezionare solo i meccanismi ritenuti più pericolosi. Se si amplia molto la base di dati si rischia di perdere la sensibilità nei confronti delle vulnerabilità peggiori e di esaltare l’importanza di quelle più lievi.
Attraverso la registrazione di questi valori, le pubbliche amministrazioni possiedono strumenti per monitorare la pericolosità nel tempo degli aggregati, ed indirizzare gli interventi di manutenzione promossi dai vari privati verso il miglioramento delle vulnerabilità che interessano anche più unità edilizie, per aumentare il livello di sicurezza dell’intero isolato.
Eseguire il calcolo degli indici, che è speditivo ed economico, ad intervalli regolari,
permetterebbe di fotografare lo sviluppo delle vulnerabilità e di registrarne il miglioramento o il peggioramento
6.1 Calcolo indici di vulnerabilità
L’indice di vulnerabilità rappresenta il rapporto tra la quantità caratteristica che si ipotizza entri in gioco con l’attivazione del meccanismo e la quantità totale presa in considerazione.
In sostanza si esprime, tramite una percentuale, la porzione di aggregato soggetta ad una specifica vulnerabilità. L’analisi si concentra principalmente sui fronti strada, ritenuti più pericolosi in caso di ribaltamento, sia perché il rovesciamento della facciata può coinvolgere le persone, sia perché l’occupazione della pubblica via può rallentare e impedire il flusso dei mezzi di soccorso.
6.1.1 Indice di disconnessione muraria (DM).
Questo indice esprime il grado di disconnessione muraria nell’ambito di un aggregato. Come visto in precedenza, nell’edilizia storica è frequente il caso di successivi accorpamenti che
portano necessariamente alla presenza di nuove murature semplicemente accostate alle precedenti dando origine a disconnessioni tra l’una e l’altra. Stesso discorso vale anche per la rifusione di facciate avvenuta nei secoli successivi all’edificazione dei nuclei originali.
L’indice si valuta rapportando la somma del numero delle disconnessioni effettivamente presenti in un aggregato (n diseff ), non tenendo in conto quelle esistenti in facciata (già comprese
nell’indice di ribaltamento delle facciate), al numero delle disconnessioni potenziali dell’aggregato stesso (n dispot ).
Dove:
DM = disconnessione muraria;
n diseff = numero delle disconnessioni effettivamente presenti in un aggregato; n dispot= numero delle disconnessioni potenzialmente presenti in un aggregato.
Fig. 6.1 Indice di disconnessione muraria
Le disconnessioni potenziali si calcolano nel seguente modo: n=1 se nel nodo afferiscono due pareti;
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n=3 se nel nodo afferiscono quattro pareti.
6.1.2 Indice di ribaltamento delle facciate (RF).
L’indice di ribaltamento delle facciate è stato calcolato come rapporto fra la superficie di facciata soggetta a ribaltamento fuori dal piano e la superficie totale del fronte. Nel calcolo, la superficie totale del fronte è stata depurata delle recinzioni e degli edifici in cemento armato, al fine di considerare solo gli edifici in muratura. Viene considerato il ribaltamento fuori dal piano dovuto alla presenza di facciate di rifusione e di sopraelevazione.
Questo indice è molto importante sia perché valuta quanto gli aggregati siano soggetti ai
meccanismi del 1° modo di danno, sia perché fornisce indicazioni sulle trasformazioni in alzato subite dagli aggregati.
Fig 6.2. Ribaltamento della facciata
dove:
RF = indice di ribaltamento delle facciate Srib = superficie di facciata ribaltabile Stot= superficie totale del prospetto
6.1.3 Indice di ribaltamento del timpano (RT).
Tale indice è valutato come il rapporto fra la somma delle differenze di quota tra la linea di colmo e la linea di gronda fra edifici adiacenti (sono state considerate quelle ≥1,5m) e la lunghezza totale del fronte, considerando solo gli edifici in muratura (depurando quindi la lunghezza totale delle recinzioni e degli edifici in cemento armato). L’indice in esame ha anche lo scopo secondario di valutare il livello di disomogeneità in altezza dei fronti strada degli aggregati.
Fig 6.3 Ribaltamento del timpano
∑
dove:
RT = indice ribaltamento del timpano hi = differenza di quote del prospetto i-esimo
Ltot,j = lunghezza totale del prospetto j-esimo
6.1.4 Indice di lesioni per puntoni spingenti
L’indice di lesione per puntoni spingenti ha lo scopo di valutare quanta parte degli aggregati in esame è soggetta alle forze spingenti date dai diagonali delle coperture a padiglione,dalle volte a
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crociera, dai rompitratta o dalle volte a padiglione.
L’azione di queste forze genera nel primo caso il ribaltamento del cantonale e nel secondo caso il ribaltamento di una porzione della parete perpendicolare al rompitratta (qualora l’interasse fra le murature portanti superi i 6m) o di imposta della volta. In entrambi i casi si assiste al distacco di porzioni di muratura triangolari. Per il calcolo dell’indice si rapporta la somma delle porzioni che ribaltano con la superficie dell’ultima fascia del fronte strada di altezza 1,5 m.
S’ipotizza che i triangoli che si distaccano abbiano i due cateti di 3 m e 1,5 m (per semplificare i calcoli).
Fig. 6.4. Indice di lesioni per puntoni spingenti.
Fig. 5.5. Dimensioni dei cunei di distacco considerati
dove:
LP = indice lesione per puntoni spingenti Srib = superficie ribaltabile
S1,5= superficie dell’ultima fascia di prospetto di 1,5 m
6.1.5 Indice di vulnerabilità a taglio (VT)
Con questo indice s’intende calcolare gli effetti del 2° modo di danno, non ritenuto pericoloso per la salvaguardia della vita, ma comunque importante nella valutazione delle criticità degli
aggregati. È stato calcolato come il rapporto tra le superfici considerate vulnerabili a taglio e la superficie complessiva del prospetto. Sono stati considerati vulnerabili a taglio le unità strutturali caratterizzate dalla presenza di fasce deboli (finestrate) in una percentuale maggiore del 55% rispetto al prospetto totale.
Fig 6.5. Indice di vulnerabilità a taglio
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dove:
VT = indice di vulnerabilità a taglio Staglio= superficie vulnerabile a taglio Stot = superficie totale del prospetto
6.1.6 Indice di lesione da martellamento (M)
Tale indice ha il fine di rappresentare la presenza di edifici in cemento armato in adiacenza ad edifici in muratura, i quali possono subire una forte azione di martellamento. Viene calcolato come il rapporto tra la lunghezza in prospetto della superficie di contatto tra i due edifici e lunghezza totale del prospetto su strada.
Fig 6.6 Indice lesione da martellamento
dove:
M =indice di lesione da martellamento
Lcont= lunghezza di contatto tra edificio in muratura ed edificio in c.a. Ltot= lunghezza totale di facciata
6.1.7 Indice di lesione da martellamento da sfalsamento dei solai (MSS)
Questo indice tiene in considerazione la possibilità che ad una stessa muratura d’ambito possano appoggiare solai a livelli diversi, a causa di un naturale dislivello del terreno o per una differente altezza dei piani nelle due unità strutturali adiacenti il muro. In caso di sisma, il martellamento effettuato dai solai sull’elemento portante verticale può risultare dannoso. Il valore dell’indice si calcola rapportando la somma di tutte le superfici di contatto tra i solai sfalsati e le murature (ipotizzando un’altezza di solaio di 40 cm) e la somma delle superfici di tutte le pareti d’ambito che dividono le unità strutturali dell’aggregato.
∑
dove:
MSS =indice di lesione da martellamento da sfalsamento solai
Ssolai,i= superficie di contatto i-esima tra muratura d’ambito e solai sfalsati; Stot = superficie totale delle superfici delle murature d’ambito.
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6.2 Indice globale analitico di vulnerabilità sismica
Dopo aver determinato e calcolato ciascun indice di vulnerabilità sismica, è sembrato molto importante unificare tali risultati in un singolo valore che fosse in grado di dare un’immagine più immediata della pericolosità del singolo aggregato.
Questa operazione ha lo scopo di ottenere una graduatoria degli aggregati in base alla
pericolosità. Se questa graduatoria venisse stilata per un intero centro storico, l’amministrazione avrebbe a propria disposizione uno strumento utile per capire dove focalizzare le indagini specifiche e gli interventi, al fine di diminuire il rischio sismico degli aggregati e dell’intero centro storico.
Per ottenere questo valore, si è pensato di considerare dei pesi da applicare ad ogni singolo indice di vulnerabilità a scala di aggregato. I pesi utilizzati sono:
per le disconnessioni murarie (DM): PRF =18;
per il ribaltamento di facciata (RF): PLP =28;
per il ribaltamento dei timpani (RT): PDM =8;
per le lesioni da falsi puntoni (LP) PVT =28;
per la vulnerabilità a taglio (VT): PRT =10;
per le lesioni da martellamento (M): PM =8.
per le lesioni da martellamento da sfalsamento dei solai (MSS):
PMSS=6
Tali pesi sono stati identificati ponendo un punteggio massimo di vulnerabilità pari a 100 e affidando a ciascun indice una quota parte di esso proporzionale alla pericolosità del corrispondente meccanismo di collasso. Il punteggio maggiore è stata assegnato agli indici relativi ai meccanismi di 1° modo di danno, ovvero agli indici relativi al ribaltamento delle facciate e alle lesioni da falsi puntoni.
Fissati i pesi, l’indice globale della vulnerabilità dell’aggregato può essere così calcolato:
V = DM⋅ PDM + RF⋅ PRF + RT⋅ PRT + LP⋅ PLP + VT⋅ PVT + M⋅ PM+ MSS⋅ PMSS = 41,89
Il valore risultante sarà compreso tra 0 e 100 e potrà costituire una buona base di confronto tra la vulnerabilità degli aggregati analizzati. È da specificare che questi pesi sono stati determinati sulla base delle considerazioni fatte sulla cultura costruttiva locale.
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