Analisi costi benefici per la riduzione della vulnerabilita' sismica di un borgo storico

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Indice

Introduzione ... 4

1. Descrizione del campione... 7

1.1. La vulnerabilità dei borghi storici ... 7

1.2. Organizzazione dello studio pilota ... 8

1.3. Pericolosità sismica del territorio e descrizione del campione ... 8

2. Indagini per la valutazione del Rischio Sismico delle Costruzioni ... 14

2.1. I livelli delle indagini di vulnerabilità ... 14

2.2. Indagini di Vulnerabilità a livello 0 ... 14

2.3. Indagini di Vulnerabilità a livello 1 ... 14

2.4. Indagini di Vulnerabilità a livello 2 ... 15

2.5. Indagini di Vulnerabilità a livello 3 ... 15

3. Rilievi di livello 0 ... 16

3.1. Catalogazione dei dati di livello 0 ... 16

3.2. Elaborazioni in base all’esposizione ... 17

4. Rilievi di livello 1 e 2 ... 20

4.1. Descrizione del procedimento ... 20

4.2. Valutazione della vulnerabilità a Livello 2 ... 22

4.3. Scheda di Livello 2 per edifici in muratura ... 22

4.4. Scheda di Livello 2 per edifici in cemento armato ... 27

4.5. Calcolo dell’Indice di Vulnerabilità per edifici in muratura ... 28

4.6. Calcolo dell’Indice di Vulnerabilità per edifici in c.a. ... 31

4.7. Valutazione dell’indice di rischio ... 32

4.8. Valutazione della “domanda” ... 34

4.9. Risultati dei rilievi ... 36

5. Analisi delle carenze strutturali ... 43

5.1. Metodo utilizzato ... 43

5.2. Scheda delle Carenze ... 43

5.3. Carenze strutturali gravi per edifici in muratura ... 44

5.4. Meccanismi di collasso ... 46

5.5. Interventi di miglioramento sismico e riparazione del danno ... 48

5.6. Analisi delle carenze del campione e degli interventi ... 53

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6.1. La Classificazione Sismica... 56

6.2. Modello di abitazione tipo e analisi dei costi ... 57

7. Analisi sismiche su un edificio isolato... 63

7.1. Identificazione dell’edificio... 63

7.2. Evoluzione dell’edificio... 64

7.3. Rilievo geometrico e strutturale ... 64

7.4. Definizione dell’azione sismica ... 68

7.5. Livello di conoscenza e fattore di confidenza ... 71

7.6. Modellazione a telaio equivalente ... 71

7.7. Analisi cinematica ... 72 7.7.1. Meccanismo 1 ... 72 7.7.2. Meccanismo 2 ... 76 7.7.3. Meccanismo 3 ... 79 7.8. Tabelle di sintesi ... 81 BIBLIOGRAFIA ... 82 ALLEGATI ... 84 Allegato 1 ... 85 Allegato 2 ... 87 Allegato 3 ... 89 Allegato 4 ... 90 Allegato 5 ... 91 Allegato 6 ... 92

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Introduzione

L’Italia è uno dei Paesi mediterranei a maggiore rischio sismico, a causa della particolare posizione geografica, situata nella zona di convergenza tra la zolla africana e quella euroasiatica. Il monitoraggio dei terremoti in Italia è effettuato dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), grazie ad una rete di stazioni sismiche disposte sull’intero territorio nazionale e gestite in tempo reale dal centro di acquisizione dati presso la sede dell’INGV di Roma. La Rete Sismica Nazionale Centralizzata opera con continuità dalla metà degli anni ’70 ed è stata ampliata in seguito al terremoto distruttivo dell’Irpinia del 1980. La sismicità indica la frequenza e la forza con cui si manifestano i terremoti, ed è una caratteristica fisica del territorio. Se conosciamo la frequenza e l’energia associate ai terremoti che caratterizzano un territorio, e attribuiamo un valore di probabilità al verificarsi di un evento sismico di una data magnitudo in un certo intervallo di tempo, possiamo definirne la pericolosità sismica. La pericolosità sismica è tanto più elevata quanto più probabile è il verificarsi di un terremoto di elevata magnitudo, a parità di intervallo di tempo considerato.

Le conseguenze di un terremoto dipendono non solo dalla sua intensità ma anche dalle caratteristiche di resistenza delle costruzioni, “dalle analisi effettuate negli ultimi anni a valle dei numerosi eventi sismici verificatisi, risulta infatti, negli ultimi 50 anni, una spesa annua di oltre tre miliardi di euro per attività emergenziali ed interventi di ricostruzione. Nello stesso periodo si sono altresì registrate circa 5.000 vittime” [4]. La predisposizione di una costruzione ad essere danneggiata si definisce vulnerabilità. Quanto più un edificio è vulnerabile (per tipologia, progettazione inadeguata, scadente qualità dei materiali e modalità di costruzione, scarsa manutenzione), tanto maggiori saranno le conseguenze. Infine, la maggiore o minore presenza di beni esposti al rischio, la possibilità cioè di subire danni economici, danni ai beni culturali, perdita di vite umane, è definita esposizione. Il rischio sismico, determinato dalla combinazione della pericolosità, della vulnerabilità e dell’esposizione, è la misura dei danni attesi in un dato intervallo di tempo, in base al tipo di sismicità, di resistenza delle costruzioni e di antropizzazione (natura, qualità e quantità dei beni esposti). L’Italia ha una pericolosità sismica medio-alta (per frequenza e intensità dei fenomeni), una vulnerabilità molto elevata (per fragilità del patrimonio edilizio, infrastrutturale, industriale, produttivo e dei servizi) e un’esposizione altissima (per densità

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abitativa e presenza di un patrimonio storico, artistico, monumentale e di attività produttive unico al mondo). La nostra Penisola è dunque ad elevato rischio sismico, in termini di vittime, danni alle costruzioni e costi diretti e indiretti attesi a seguito dei terremoti previsti.

Se da un lato non è possibile agire per modificare la pericolosità sismica di un territorio e l’esposizione, dall’altro esiste invece la possibilità di ridurre la vulnerabilità delle costruzioni e, per questa via, ridurre il rischio sismico. E’ quindi necessario attuare politiche di prevenzione e messa in sicurezza degli edifici. Una prima operazione tesa a questo fine è la conoscenza dello stato attuale di vulnerabilità del costruito, sulla base della quale è possibile valutare le risorse necessarie e formulare programmi di interventi per la sua riduzione. In Italia, il provvedimento normativo di riferimento in questo ambito è l’O.P.C.M. n 3274 del 20/03/2003 “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica” in cui è prevista la verifica di sicurezza degli edifici pubblici strategici e rilevanti, progettati secondo norme tecniche antecedenti al 1984 o situati in Comuni la cui classificazione sismica comporti livelli dell’azione sismica di progetto superiori a quelli relativi all’epoca di costruzione. Il 21/04/2010, è stata diffusa dal Dipartimento della Protezione Civile una “Circolare sullo stato delle verifiche sismiche previste dall’O.P.C.M. 3274/2003 e programmi futuri”, con la quale è stato indicato un obiettivo minimo, riassumibile nella compilazione della “Scheda di sintesi della verifica sismica di edifici strategici ai fini della protezione civile o rilevanti in caso di collasso a seguito di evento sismico” e nella predisposizione di cronoprogrammi di ultimazione delle verifiche di sicurezza.

La Regione Toscana, alla quale la citata Ordinanza demandava l’adozione dei provvedimenti di attuazione di sua pertinenza, ha promulgato specifiche disposizioni al riguardo ed in particolare:

 D.G.R.T. n. 604 del 16/06/2003 “Indirizzi generali e prime disposizioni sulla riclassificazione sismica in applicazione dell’O.P.C.M. 3274/2003”;

 D.G.R.T. n. 1114 del 27/10/2003 “Programma regionale per l’avvio delle verifiche sismiche su edifici strategici e rilevanti ai sensi dell’O.P.C.M. 3274/2003”;

 L.R. n. 58 del 16/10/2009 “Norme in materia di prevenzione e riduzione del rischio sismico”.

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Dal quadro normativo si evince che non esistono obblighi per la messa in sicurezza degli edifici esistenti, eccezion fatta per quelli strategici. Queste lacune vengono maggiormente messe in evidenza se si vanno a valutare gli effetti dei terremoti in Italia, i quali, più volte hanno evidenziato che il fattore determinante delle conseguenze prodotte in termini di vittime e di danni, più che la severità degli stessi eventi, è l’elevata vulnerabilità di gran parte del patrimonio edilizio e soprattutto quello dei centri storici.

In questo lavoro di tesi viene illustrata una procedura sperimentale, in accordo alle normative vigenti e agli strumenti esistenti, per la definizione della vulnerabilità sismica e dei costi per la messa in sicurezza di un borgo storico. Le analisi e i risultati ottenuti in questo studio pilota, vanno a creare una base per futuri confronti e sviluppi mirati ad ottimizzare le risorse economiche e le tempistiche necessarie per l’analisi e la messa in sicurezza del patrimonio edilizio. Sono state svolte, inoltre, analisi più approfondite sulla risposta sismica di un edificio isolato che hanno consentito di individuare interventi mirati a raggiungere un accettabile livello di sicurezza per lo stesso.

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1. Descrizione del campione

1.1. La vulnerabilità dei borghi storici

I borghi storici sono costituiti per la maggior parte da edifici in muratura, ma vi è da dire che il contesto nel quale essi si trovano, sia sotto il profilo storico-architettonico (valore del tessuto urbano, come patrimonio da conservare) che strutturale (interazione tra gli edifici che costituiscono un aggregato durante l'evento sismico), rendono necessario un approccio non solo puntuale sul singolo manufatto ma complessivo. Infatti in tutti i borghi storici è presente un interessante “tessuto urbano” che contribuisce in maniera significativa alla caratterizzazione degli insediamenti e disegna la morfologia del paesaggio. Inoltre esso rappresenta, nell’insieme, un “bene monumentale” inteso come sommatoria di episodi costruttivi, di valori storico ambientali, sociali ed economici, che va interamente tutelato. Pertanto la sua conservazione assume una importanza fondamentale non solo per il suo intrinseco valore simbolico e culturale, ma anche per la sua irriproducibilità, per la sua capacità di stimolare senso di identità, per la sua testimonianza storica. In tali ambiti, perciò, detto patrimonio dovrà essere anche salvaguardato da possibili eventi sismici che lo porterebbero o alla distruzione o a modificazioni permanenti.

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1.2. Organizzazione dello studio pilota

Lo studio di vulnerabilità sismica effettuato nell’ambito della presente tesi è stato condotto sugli edifici di un borgo storico della Garfagnana; Benabbio, un paese di circa 500 abitanti, situato nel comune di Bagni di Lucca (provincia di Lucca) a 480 m s.l.m. La campagna di rilievo ha effettuato la valutazione della vulnerabilità sismica optando per l’esecuzione di uno screening campionario su una parte del paese interessando 100 manufatti dei 350 totali. I risultati analizzati nei capitoli seguenti provengono dalla metà degli edifici rilevati (54 costruzioni) costituiti principalmente da abitazioni civili realizzate prima del 1919 e per lo più facenti parte di aggregati strutturali.

Le operazioni di rilievo sono state condotte attraverso la compilazione della scheda di “Rilevamento della Vulnerabilità Sismica degli edifici in muratura” nella versione modificata dalla Regione Toscana (scheda GNDT/CNR di II livello) e della scheda della Protezione Civile [6], strumenti indispensabili per svolgere una campagna di tipo speditivo. Le indagini storiche, svolte in collaborazione con il personale dell’archivio storico e del catasto del Comune di Bagni di Lucca (LU), hanno consentito di risalire al periodo di realizzazione dei fabbricati e alle modifiche strutturali eseguite a partire dalla metà del secolo scorso, con un livello conoscitivo adeguato o insufficiente a seconda dei vari casi. Al fine di ottimizzare le risorse e il livello di conoscenza dei materiali e delle soluzioni progettuali che di volta in volta si presentavano, abbiamo collaborato con le maestranze locali che hanno lavorato in molti dei fabbricati oggetto di studio e la cui esperienza ha consentito di mettere in luce pregi e difetti attribuibili alla maggior parte dei casi incontrati. Per fare questo, inoltre, è stata fondamentale l’adesione dei proprietari degli immobili che hanno consentito alle operazioni di rilievo e alla visione dei dati catastali delle loro abitazioni.

1.3. Pericolosità sismica del territorio e descrizione del campione

L’area di interesse ricade in una delle zone a più elevato rischio sismico del territorio toscano e, secondo la classificazione presente nelle normative vigenti [9], appartiene alla Zona 2. Seppure la Toscana non sia tra le regioni d’Italia più esposte a rischio, in passato è stata interessata da molteplici fenomeni sismici di rilevante importanza, soprattutto in Garfagnana

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come si può vedere dalla figura sottostante. La sismicità del luogo è ben testimoniata dalle fonti storiche a partire dal 1700 ed è stata interessata dai terremoti distruttivi del 6 marzo 1740, del 23 luglio 1746, dell’11 aprile 1837 e quello del 7 settembre 1920.

Figura 2: Mappa rappresentante il sistema di faglie del centro Italia, realizzata dall’INGV e inserita

nell’articolo “Quelle faglie toscane che portano in Umbria”, Il Tirreno, 1/11/2016.

Proprio quest’ultimo evento, come risulta dalle testimonianze dei cittadini di Benabbio, causò danni rilevanti e spinse molti a inserire presidi antisismici a difesa delle costruzioni, in particolar modo le catene. Sono molti, infatti, i casi incontrati di manufatti con tirantature metalliche realizzate in quell’epoca. Inoltre dai risultati dei rilievi è possibile affermare che: il 70% delle costruzioni analizzate ha subito interventi strutturali negli ultimi 50 anni di cui solo il 30% mirati a migliorare la risposta sismica dei manufatti; in particolar modo il 16% degli edifici rilevati ha catene disposte in modo adeguato su tutti i piani, il 39% ha catene presenti non su tutti i piani e il 45% dei manufatti non ha catene. Relativamente ai danni sulle

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costruzioni gli edifici esaminati risultano per il 67% con danno lieve o assente, per il 20% con danno medio e per il 10% e 3% il danno è rispettivamente grave e molto grave.

Nessun intervento 27% Miglioramento antisismico 27% Ampliamento 15% Sopraelevazioni 8% Radicale trasformazione dell'edificio 8% Riparazione dei danni strutturali 15%

Interventi

Tirantature metalliche

Livello del danno

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(COMMENTO: Ho inserito i grafici perché credo che siano di aiuto alla descrizione, se crede che possano andare bene inserisco anche gli altri, altrimenti li tolgo)

Figura : Lesioni gravi in corrispondenza del cantonale con cattivo ammortamento dei giunti.

Figura : Gravi lesioni interne causate da sisma o da spinte non eliminate.

Per quanto riguarda invece la qualità costruttiva e le caratteristiche dei materiali utilizzati, valutati a vista e con colloqui con le maestranze locali, si può affermare che in generale la muratura degli edifici rilevati è costituita da due paramenti di blocchi sbozzati e pietre di pezzature molto varie con apparecchiatura disorganizzata, priva di collegamenti trasversali e

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nucleo interno. I cantonali, al contrario, denotano una particolare attenzione realizzativa con l’uso di blocchi squadrati e ben organizzati lungo tutto il loro sviluppo verticale. La malta infine risulta essere di scarsa qualità, con colorazione terrosa e facilmente sgretolabile.

Figura : Tessitura dei blocchi e schema della tipologia muraria.

Nel corso dello svolgimento dei rilievi si è cercato di comprendere lo stato e le caratteristiche delle fondazioni riscontrando come le murature si elevino da terra senza mostrare la presenza di ringrossi atti a trasmettere più adeguatamente le sollecitazioni della struttura al terreno e di come al contempo affiorino in superficie porzioni di roccia in corrispondenza dei muri portanti.

Gli orizzontamenti, realizzati principalmente in legno, possono essere considerati: deformabili e mal collegati nel 34% dei casi, rigidi e ben collegati per il 15% circa, rigidi e mal collegati per il 10% degli edifici rilevati. Nel restante 40% si sono riscontrati casi di solai deformabili e mal collegati con porzioni di piano realizzate in latero-cemento con soletta armata e travetti a traliccio prefabbricati. Analogamente le coperture rilevate risultano per lo più realizzate in legno con le seguenti caratteristiche: non spingenti o a spinta eliminata per circa il 20% dei casi, poco spingenti per il 38%, spingenti per il 29% e coperture pesanti in cemento armato per circa il 15% dei casi.

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Figura : Solaio in latero-cemento (a destra). Solaio deformabile con travi scarsamente poggianti sulla

muratura (a sinistra).

Figura : Copertura in legno a padiglione con puntone diagonale spingente (adestra). Copertura spingente con

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2. Indagini per la valutazione del Rischio Sismico delle

Costruzioni

2.1. I livelli delle indagini di vulnerabilità

La Vulnerabilità Sismica degli edifici viene valutata adottando procedimenti con diverso grado di approfondimento, quanto più questo sarà dettagliato tanto più affidabili saranno i risultati che ne derivano. Si distinguono:

- Indagini di vulnerabilità a Livello 0;

- Indagini di vulnerabilità a Livello 1;

- Indagini di vulnerabilità a Livello 2;

- Indagini di vulnerabilità a Livello 3;

I primi tre Livelli di indagine si avvalgono di schede di sintesi, che saranno illustrate nei paragrafi successivi, da compilare per ogni edificio; il Livello di indagine 3 non si avvale di schede, è un approfondimento specifico e dettagliato finalizzato alla valutazione della sicurezza del costruito.

2.2. Indagini di Vulnerabilità a livello 0

L’indagine di vulnerabilità a Livello 0, che si avvale della scheda di sintesi predisposta dalla Protezione Civile e illustrata all’Allegato 1, ha lo scopo di censire estesamente il patrimonio edilizio esistente, permettendo la raccolta di informazioni generali relative alla collocazione, all’epoca di costruzione, agli eventuali interventi, alle destinazioni d’uso. Non si raccolgono elementi direttamente correlati con la vulnerabilità sismica, ma piuttosto elementi correlati con l’esposizione, che danno una misura della consistenza del patrimonio edilizio, della sua vetustà, della funzione strategica che assolve o del grado di rilevanza in ordine all’entità delle perdite connesse con l’eventuale collasso.

2.3. Indagini di Vulnerabilità a livello 1

L’indagine di vulnerabilità a Livello 1, che si avvale della scheda GNDT, illustrata all’Allegato 2, permette di catalogare, oltre che informazioni generali più dettagliate rispetto alla

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precedente, le caratteristiche tipologiche degli elementi strutturali, ed è predisposta per l’eventuale rilievo del danneggiamento in seguito ad un evento eccezionale.

2.4. Indagini di Vulnerabilità a livello 2

L’indagine di vulnerabilità a Livello 2, si avvale di schede GNDT, differenziate a seconda che si tratti di edifici in muratura (Allegato 3) o in cemento armato (Allegato 4), che richiedono la classificazione di 11 parametri specifici sulla base delle caratteristiche di regolarità dell’edificio, tipologiche degli elementi strutturali, di resistenza dei materiali. Questo livello di indagine è ancora di tipo convenzionale ma è più approfondito dei precedenti e permette di ricavare una stima della vulnerabilità sismica con validità di tipo statistico; ad ogni parametro della scheda è assegnata una classe, dalla migliore A alla peggiore D, e a ciascuna di queste corrisponde un punteggio che permette la valutazione approssimata dell’Indice di Vulnerabilità.

2.5. Indagini di Vulnerabilità a livello 3

L’indagine di vulnerabilità a Livello 3 consiste in una valutazione, attraverso rilievi accurati e l’analisi strutturale, del grado di sicurezza della costruzione nei confronti del sisma atteso. L’analisi deve essere effettuata utilizzando modelli strutturali basati su una conoscenza approfondita delle caratteristiche dell’edificio e dei materiali costituenti, e permette di valutare l’Indice di Rischio ( ) inteso come rapporto fra la capacità della struttura, , ovvero l’accelerazione del suolo corrispondente al raggiungimento dello stato ultimo, e la domanda , cioè l’accelerazione di picco attesa per la zona di costruzione. Si tratta di una vera e propria verifica strutturale, i cui risultati hanno validità puntuale, e che permette di individuare gli interventi volti al miglioramento o adeguamento sismico.

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3. Rilievi di livello 0

3.1. Catalogazione dei dati di livello 0

Questa prima fase, come detto in precedenza, consente di catalogare le costruzioni secondo informazioni di carattere generale ma che contribuiscono alla definizione dell’esposizione dei manufatti rilevati. Le voci su cui si basa la scheda di Livello 0 ( Allegato 1) sono:

1. Identificazione dell’edificio;

2. Dati dimensionali ed età costruzione/ ristrutturazione;

3. Materiale strutturale principale della struttura verticale;

4. Dati di esposizione;

5. Dati geomorfologici; 6. Destinazione d’uso;

7. Descrizione degli eventuali interventi strutturali eseguiti;

8. Eventi significativi subiti dalla struttura;

9. Perimetrazione ai sensi del D.L.180/1998;

10. Informazioni sulla verifica sismica;

11. Note.

Sulla base delle definizioni del Decreto 21 Ottobre 2003 N. 3685 gli edifici censiti con le schede di livello 0 possono essere classificati come: Strategici, Rilevanti e Non rilevanti.

Gli edifici di carattere STRATEGICO la cui funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione civile, sono quelli in tutto o in parte ospitanti funzioni di comando, supervisione e controllo, sale operative, strutture ed impianti di trasmissione, banche dati, strutture di supporto logistico per il personale operativo, strutture adibite all’attività logistica di supporto alle operazioni di protezione civile, strutture per l’assistenza e l’informazione alla popolazione, strutture e presidi ospedalieri, il cui utilizzo abbia luogo da parte di soggetti istituzionali.

Gli edifici che possono assumere RILEVANZA in relazione alle conseguenze di un eventuale collasso sono gli edifici pubblici, o comunque destinati allo svolgimento di funzioni pubbliche,

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nell’ambito dei quali siano normalmente presenti comunità di dimensioni significative, nonché edifici e strutture aperti al pubblico suscettibili di grande affollamento, il cui collasso può comportare gravi conseguenze in termini di perdite di vite umane. Inoltre sono definite di rilevanza anche strutture il cui collasso può comportare gravi conseguenze in termini di danni ambientali o danni significativi al patrimonio storico, artistico e culturale.

Dalle schede di livello 0 è possibile, in base all’indicazione della “Destinazione d’uso attuale”, ricavare il carattere, strategico o rilevante, di una costruzione. Gli edifici sono stati quindi raggruppati nei 6 gruppi individuati dalla Regione Toscana :

S00 : Strutture per l’istruzione. S20 : Strutture ospedaliere e sanitarie.

S30 : Attività collettive civili.

S50 : Attività collettive militari.

S60 : Attività collettive religiose.

S80 : Strutture per mobilità e trasporto.

3.2. Elaborazioni in base all’esposizione

L’esposizione quantifica il valore della costruzione, valore che può essere inteso come: - affollamento, ovvero numero di persone a rischio in caso di crollo della costruzione;

- valore strategico, ovvero importanza, specialmente in fase di evento sismico, della funzione che si svolge nella costruzione;

- valore economico, legato sia ai costi di riparazione o ricostruzione, sia al mancato utilizzo di strutture produttive;

- valore culturale, legato alla perdita o al danneggiamento di opere d’interesse storicoartistico.

I diversi tipi di esposizione non sono facilmente confrontabili e quindi commensurabili, cosa che invece è essenziale per poter stabilire una graduatoria degli elementi costituenti l’insieme. E’ quindi necessario definire dei criteri, quanto più possibile oggettivi, di equivalenza di esposizione, in modo da poter esprimere l’esposizione stessa attraverso un unico indicatore

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numerico. Relativamente all’insieme in studio, gli elementi contenuti nelle schede di livello 0 utili per poter definire l’esposizione sono:

A. carattere strategico o rilevante;

B. numero di piani

C. superficie media

D. numero di persone mediamente presenti per giorno, durante la fruizione ordinaria

F. numero di ore di fruizione ordinaria per giorno

G. numero medio di mesi per anno di fruizione ordinaria.

A ciascuno di tali elementi è stato dato un peso e l’indicatore numerico esprimente l’esposizione è stato valutato con la seguente formula:

rappresenta la capienza dell’edificio e è il peso che assume la capienza in relazione al carattere dell’edificio, strategico o rilevante;

rappresenta il numero di persone presenti giornalmente durante la fruizione ordinaria dell’edificio e è il peso che questo assume in relazione al carattere dell’edificio;

rappresenta l’affollamento a cui è soggetto l’edificio e è il peso che questo assume in relazione al carattere dell’edificio.

Ai pesi , e sono stati attribuiti i seguenti valori:

Edifici strategici 2 2 2

Edifici rilevanti 0 3 3

Edifici non rilevanti 0 1 1

Di seguito si riporta l’elenco completo degli edifici con il valore corrispondente dell’indice di esposizione e la caratterizzazione delle destinazioni d’uso.

Scheda

numero Carattere E numero Scheda Carattere E

1 Ag 8 Ed 2 NR 219 21 Ag 7 Ed 5 NR 121

2 Ag 7 Ed 12 NR 110 22 Ed 10 NR 266

3 Ag 29 Ed 2 NR 110 23 Ag 6 Ed 10 NR 243

19 5 Ag 1 Ed 2 NR 243 25 Ag 7 Ed 4 NR 0 6 Ag 16 Ed 1 NR 123 26 Ag 28 Ed 2 NR 242 7 Ag 10 Ed 1 NR 242 27 Ed 9 NR 52 8 Ag 9 Ed 4 NR 52 28 Ag 7 Ed 11 NR 0 9 Ag 9 Ed 1 NR 92 29 Ag 28 Ed 3 NR 242 10 Ag 19 Ed 6 NR 194 30 Ed 2 NR 12 11 Ag 6 Ed 11 NR 217 31 Ag 8 Ed 1 NR 98 12 Ag 2 Ed 1 NR 242 32 Ed 11 R 90 13 Ag 17 Ed 1 NR 221 33 Ag 24 Ed 1 R 90 14 Ag 4 Ed 2 NR 37 34 Ed 8 NR 0 15 Ed 5 R 651 35 Ag 5 Ed 1 NR 220 16 Ag 4 Ed 7 NR 241 36 Ag 5 Ed 2 NR 241 17 Ag 13 Ed 1 R 48 37 Ag 11 Ed 3 NR 181 18 Ed 6 NR 290 38 Ag 11 Ed 2 NR 86 19 Ag 1 Ed 3 NR 26 39 Ag 25 Ed 4 NR 74 20 Ag 7 Ed 14 NR 243 40 Ag 26 Ed 1 NR 125

Tutti gli edifici sono stati numerati specificando anche l’aggregato strutturale di appartenenza. Con Ag si identifica il numero dell’aggregato e con Ed il numero dell’edificio dell’aggregato stesso. Con la sigla NR si classificano gli edifici non rilevanti, con R si classificano quelli rilevanti.

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4. Rilievi di livello 1 e 2

4.1. Descrizione del procedimento

Attraverso il rilievo a Livello 1 e 2 è possibile pervenire alla valutazione della vulnerabilità sismica, che identifica la propensione di una struttura a subire un danno di un determinato livello, a fronte di un evento sismico di una data intensità. Le attività di rilievo si svolgono secondo le seguenti fasi:

1) recupero della documentazione disponibile sulla costruzione, esecuzione di sopralluoghi con compilazione delle schede di Livello 1 [2];

2) valutazione analitica della vulnerabilità sismica tramite la compilazione delle schede di Livello 2 ad 11 parametri, sia per edifici in muratura che per edifici in cemento armato, e calcolo dell’indice di vulnerabilità V normalizzato a 100;

3) determinazione della pericolosità sismica di base del sito di costruzione, espressa tramite l’accelerazione di picco attesa al suolo, con periodo di ritorno di 475 anni (spettro elastico allo SLV assumendo e , Classe d’uso II; probabilità di superamento del 10%);

La fase iniziale di documentazione è di fondamentale importanza per ottimizzare le tempistiche del rilievo e l’accuratezza dei risultati finali: quanto più infatti le conoscenze sul progetto sono approfondite tanto migliore sarà la qualità del rilievo. Si procede nel seguente modo:

 identificazione geometrica della struttura mediante elaborati progettuali esistenti o rilievo in situ;

 caratterizzazione dei materiali (valori convenzionali o derivanti da prove sperimentali)  definizione dei particolari costruttivi valutabili da elaborati progettuali o a vista.

La campagna di rilievo è stata eseguita optando per l’esecuzione di uno screening campionario evitando quindi indagini troppo dispendiose in termini economici e di tempo. Sono stati raccolti ed esaminati i documenti disponibili presso gli uffici tecnici del Comune di Bagni di Lucca, previa autorizzazione dei proprietari, e successivamente sono stati eseguiti i rilievi geometrici in situ, verificando la documentazione esistente o completandola se carente o assente. Quest’ultima fase è stata accompagnata da ispezioni a vista su tutti gli elementi portanti verticali e orizzontamenti, coperture, fondazioni, prendendo nota del quadro

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fessurativo tramite documentazione fotografica e grafica. Si procede dunque con l’analisi delle caratteristiche degli elementi costruttivi significativi e della configurazione strutturale nei confronti delle azioni sismiche per poi passare alla redazione delle schede di livello 1 e 2 per la valutazione del grado di vulnerabilità sismica.

In merito ai risultati dell’indagine conoscitiva è possibile fare le seguenti considerazioni. Gli edifici esaminati risultano costruiti in varie epoche, a partire dal XVIII secolo fino a quelle realizzate in cemento armato negli anni 70, pertanto la disponibilità di documentazione progettuale originale e di rilievi architettonici attendibili è stata esaustiva solo in alcuni casi. La ricognizione degli edifici si è basata su una o più ispezioni mediante rilievi a vista; nell’ottica del metodo speditivo da adottare per la valutazione della vulnerabilità di 1° e 2° livello, in alcuni casi, parte degli elementi conoscitivi sono stati dedotti da colloqui con le maestranze locali o messi in evidenza dal quadro fessurativo presente; di conseguenza all’indice di vulnerabilità è sempre associata la valutazione dell’attendibilità dell’informazione con lo scopo di mettere in evidenza il livello di approfondimento delle informazioni acquisite. Il lavoro svolto ha consentito di esprimere alcune considerazioni in merito alla necessità di dedicare una maggiore attenzione ad alcuni degli edifici rispetto che ad altri, ovvero di stilare una graduatoria in funzione della vulnerabilità sismica.

Gli elementi significativi deducibili dall’esame della documentazione progettuale e dal rilievo degli edifici, riscontrati in molte delle strutture incontrate, sono stati i seguenti:

 malta di colorazione terrosa di scarsa qualità;

 muratura costituita da paramenti di ridotto spessore e nucleo di riempimento a tratti vuoto a tratti inconsistente;

 orizzontamenti non efficacemente connessi agli elementi verticali;  presenza di impalcati poco rigidi;

 presenza di piani sfalsati;  presenza di strutture spingenti;

 presenza di elementi non strutturali non adeguatamente ancorati;

 la presenza di corpi di fabbrica di uno stesso organismo realizzati con materiali o tipologie strutturali diversi.

22

È necessario inoltre precisare che, salvo casi particolari, una chiara identificazione dell’origine dei dissesti non è stata possibile, non avendo in questa sede eseguito esaustive rilevazioni del quadro fessurativo.

4.2. Valutazione della vulnerabilità a Livello 2

La valutazione della vulnerabilità sismica, e quindi il calcolo dell’indice di vulnerabilità V, di ciascuna unità strutturale è stata eseguita mediante una procedura basata sulla compilazione della scheda di Livello 2 ad 11 parametri sia per le costruzioni in muratura che per quelle in calcestruzzo armato. Ciascuna scheda è composta da 11 parametri di vulnerabilità ai quali viene assegnata una classe che può assumere, in generale, quattro valori, A, B, C o D, dove A indica la classe migliore e D la peggiore; ad ogni classe corrisponde un punteggio. Per gli edifici in muratura ad ogni parametro è affiancato anche il peso relativo al parametro stesso che ne rappresenta l’importanza nell’ambito del comportamento sismico della costruzione. Al valore dell’indice di vulnerabilità è associata una indicazione dell’affidabilità dell’informazione, determinata come media dell’affidabilità dei singoli parametri. I coefficienti attribuiti ai valori dell’affidabilità sono: E=1 (elevata); M=0.75 (media); B=0.5(bassa); A=0.25 (assente).

Le schede di livello 2 per gli edifici in muratura e in cemento armato portano alla determinazione di indici di vulnerabilità che non sono fra loro comparabili numericamente. Al fine di poter stabilire un’unica graduatoria di tutti gli edifici di un campione, è necessario omogeneizzare le due serie di valori. Questo è stato fatto utilizzando la procedura di conversione proposta dalla Regione Marche, successivamente adottata anche dalla Regione Toscana [2], secondo la quale:

se {

4.3. Scheda di Livello 2 per edifici in muratura

Il programma delle schede GNDT di livello 2 fissa i criteri per lo svolgimento di indagini diagnostiche e saggi finalizzati alla conoscenza delle strutture ed alla valutazione della qualità dei materiali in edifici esistenti in muratura. Tale metodologia è stata elaborata dal Consiglio

23

Nazionale delle Ricerche e dal Gruppo Nazionale per la Difesa dei Territori dal 1984 in poi e successivamente aggiornata e modificata dalla Regione Toscana che ha ritenuto di confermare la struttura della scheda di vulnerabilità di I e II livello, ma di modificarne alcuni aspetti qualitativi e quantitativi. Con questo metodo quindi si valuta la propensione della struttura portante in muratura a subire danni sotto azioni sismiche attraverso la determinazione di fattori quali: la qualità dei collegamenti, delle murature, dei solai, la forma dell'edificio e la sua posizione; prevede inoltre l'esecuzione di prove distruttive su pannelli murari al fine dì caratterizzare la resistenza meccanica della muratura ricavando un indice di vulnerabilità . Quest’ultimo è definito in relazione a 11 parametri, sinteticamente descritti nel seguito, ritenuti idonei a caratterizzare il comportamento sismico di un edificio in muratura [1].

Parametro 1 - Tipo e organizzazione del sistema resistente

Con questa voce si valuta il grado di organizzazione degli elementi verticali, prescindendo dal materiale e dalle caratteristiche delle singole murature: l’elemento significativo è la presenza e l’efficacia dei collegamenti fra pareti ortogonali, tali da assicurare l’efficienza del comportamento scatolare della struttura.

Parametro 2 - Qualità del sistema resistente

In questo parametro è determinante l’omogeneità e la fattura del tessuto murario. La qualità del sistema resistente dipende dai seguenti fattori:

 il tipo di materiale;

 il tipo di apparecchiatura muraria;  il tipo di connessioni.

Con il primo fattore si vuole indicare da una parte la qualità dei blocchi (naturali o artificiali) costituenti la muratura, dall’altra lo stato di conservazione delle malte. Il secondo fattore si riferisce all’omogeneità di pezzatura e alla regolarità nella disposizione dei blocchi, in modo tale che questi risultino ben ingranati l’uno con l’altro, presentando blocchi il più possibile squadrati disposti alternati in strati regolari. Con il terzo fattore si indica infine la presenza di elementi di connessione trasversali (diatoni) all’interno di una muratura che generalmente è costituita da due paramenti verticali affiancati, come nel caso di murature a sacco.

24

Con questo parametro si vuole fornire una stima del valore della resistenza alle azioni orizzontali di un edificio in muratura, attraverso l’impiego di un metodo di calcolo semplificato che assimila l’edificio, nella sua direzione più debole, ad una parete di taglio equivalente. Tale metodo si basa sulle seguenti ipotesi semplificative:

- regolarità in pianta e in elevazione dell’edificio,

- continuità in elevazione dei maschi murari,

- meccanismi di rottura per taglio nei maschi,

- collegamenti efficaci tra strutture orizzontali e verticali e orizzontamenti sufficientemente rigidi da garantire un comportamento scatolare dell’edificio.

Considerato un generico maschio murario di area A, la resistenza alle azioni nel proprio piano può essere valutata con la formula di Turnsek e Cacovic che esprime il taglio ultimo resistente della parete in funzione della tensione tangenziale caratteristica della muratura che costituisce il pannello e del carico verticale medio di compressione agente su di esso.

√

dove:

A è il valore minimo dell’area resistente nelle due direzioni, ovvero il minimo tra e , e sono l’area totale degli elementi resistenti in due direzioni ortogonali.

L’area resistente totale, da valutare in entrambe le direzioni in corrispondenza del piano di verifica, generalmente coincidente con il primo livello, è determinata come la sommatoria delle aree resistenti dei singoli maschi nella direzione considerata. Successivamente occorre valutare il valore minimo del taglio ultimo resistente, corrispondente alla direzione più debole. La resistenza convenzionale, indicata con C, è definita come il rapporto tra il minimo taglio resistente ultimo Tu della parete equivalente ed il peso della parte sovrastante il piano di verifica:

√

25 dove:

N è il numero di piani a partire da quello di verifica (incluso),

è l’area coperta media al disopra del piano di verifica, ,

{ } , { } , ,

rappresenta il peso medio, per unità di area coperta, di un livello dell'edificio (somma del peso di un solaio e di un interpiano di muratura).

Il peso medio per unità di area coperta, q, può essere valutato in funzione del peso specifico medio della muratura, , del peso medio per unità di superficie del solaio, , e della altezza media di un interpiano, h:

L’assegnazione di una delle quattro classi avviene in base al valore assunto dal rapporto , dove C è la resistenza convenzionale sopra definita e 0,4 rappresenta il valore di riferimento della resistenza alla base.

Le quattro classi sono definite in funzione di α nel modo seguente:

 Classe A - Edifici con ,  Classe B - Edifici con ,  Classe C - Edifici con ,  Classe D - Edifici con .

Parametro 4 – Posizione dell’edificio e fondazioni

Si vuole con questa voce valutare, per quanto possibile con una indagine a vista, l’influenza del terreno e delle fondazioni sulla risposta dell’edificio sotto sisma.

26

Esprime il ruolo degli orizzontamenti nell’ottica di un buon funzionamento scatolare dell’edificio, attraverso buoni collegamenti alle pareti verticali ed un’elevata rigidezza dell’orizzontamento nel proprio piano. Vengono privilegiati i collegamenti alle pareti verticali rispetto alla rigidezza (comportamento a diaframma), che spesso è sinonimo di pesantezza, specialmente in taluni errati interventi di miglioramento sismico. Nel suddividere in classi i vari edifici si tiene conto dei seguenti requisiti:

 funzionamento a lastra ed elevata rigidezza per deformazioni nel suo piano (perciò buona connessione degli elementi costruttivi);

 efficace collegamento agli elementi verticali resistenti;

 differenza elevata di resistenza e rigidezza tra gli orizzontamenti e la muratura dell’edificio

Parametro 6 – Configurazione planimetrica

Parametro che tiene conto della regolarità in pianta dell’edificio attraverso l’applicazione di semplici fattori che ne valutano la concezione geometrica.

Parametro 7 – Configurazione in elevazione

Parametro che tiene conto della regolarità in altezza valutando: la presenza e l’estensione di porticati e loggiati rispetto alla superficie totale coperta, la variazione di masse e rigidezze tra un generico l’interpiano e quello ad esso sottostante, la presenza di torri o torrette di altezza e massa significativa rispetto a quelle della restante parte dell’edificio.

Parametro 8 – Distanza massima tra le murature

Con tale voce si tiene conto della presenza di pareti (esclusi tramezzi) intersecate da muri trasversali, capaci di costituire un vincolo efficace per i tratti considerati, posti a distanza eccessiva fra loro.

Parametro 9 – Distanza massima tra le murature

Un efficace collegamento tra la struttura portante della copertura e le murature perimetrali sottostanti è necessario per poter trasferire le azioni orizzontali (sisma) alle pareti di controvento, oltre a conferire all’intero edificio un effetto di cerchiaggio in testa, migliorando così il suo comportamento scatolare. Gli elementi che caratterizzano l’influenza delle coperture sul comportamento sismico di un edificio sono essenzialmente quattro:

27

 l’eventuale azione spingente sulle murature perimetrali;

 l’efficacia del collegamento della struttura della copertura alle murature d’ambito;  il peso, in termini di massa sismica;

 la differenza di rigidezza e resistenza rispetto a quelle della muratura dell’edificio Parametro 10 – Elementi non strutturali

Si tiene conto con questa voce di infissi, appendici e aggetti che possono causare con la caduta danno a persone o a cose.

Parametro 11 – Stato di fatto

Si tiene conto con questa voce dello stato di conservazione degli edifici.

4.4. Scheda di Livello 2 per edifici in cemento armato

Anche per gli edifici in c.a. l’indice di vulnerabilità è definito in relazione ad 11 parametri ritenuti idonei a caratterizzare il comportamento sismico di un edificio. In questo paragrafo si definiscono i parametri fondamentali e la metodologie di calcolo per l’indice di vulnerabilità [5].

Per il Parametro 3, la Resistenza convenzionale, indicata con C, è definita in questo caso come:

dove:

resistenza tangenziale, assunta pari al valore minimo presente nell’intervallo [5],

,

è l’area coperta media al disopra del piano di verifica, { } ,

N è il numero di piani a partire da quello di verifica (incluso),

rappresenta il peso medio, per unità di area coperta, di un livello dell'edificio (somma del peso di un solaio e di un interpiano di muratura).

28

Il peso medio per unità di area coperta q può essere valutato in funzione del peso specifico del c.a. , del peso medio per unità di superficie del solaio e della altezza media di un interpiano h:

{ }

L’assegnazione di una delle quattro classi avviene in base al valore assunto dal rapporto , dove C è la resistenza convenzionale sopra definita e 0,4 rappresenta il valore di riferimento della resistenza alla base.

Le tre classi sono definite in funzione di α nel modo seguente:

 Classe A - Edifici con ,  Classe B - Edifici con ,  Classe C - Edifici con .

4.5. Calcolo dell’Indice di Vulnerabilità per edifici in muratura

∑

dove rappresenta il punteggio e il peso dell’i-esimo parametro. L’indice di vulnerabilità così determinato rappresenta una misura convenzionale e relativa della vulnerabilità, in una scala nella quale lo 0 individua un edificio costruito secondo le attuali normative.

Per ogni parametro della scheda GNDT sono definite 4 classi, ad ognuna delle quali sono assegnati un punteggio ed un peso in funzione dell’importanza del parametro stesso [1]. Sono stati assunti i punteggi e i pesi proposti dalla Regione Marche [7] indicati nel seguito:

Edifici in muratura

Parametro Punteggi Peso

A B C D

29

2-Qualità del sistema resistente 0 5 25 45 0,25

3-Resistenza convenzionale 0 5 25 45 1,5

4-Posizione edifici e fondazione 0 5 25 45 0,75

5-Orizzontamenti 0 5 15 45 variabile

6-configurazione planimetrica 0 5 25 45 0,5

7-Distanza massima tra le murature 0 5 25 45 variabile

8-Distanza massima tra le murature 0 5 25 45 0,25

9-Copertura 0 15 25 45 variabile

10-Elementi non strutturali 0 0 25 45 0,25

11-Stato di fatto 0 5 25 45 1

Tabella 1: Valori dei pesi in relazione ai punteggi per gli edifici in muratura.

Per alcuni parametri come ad esempio il 5, 7 e 9 il peso è variabile in funzione di alcuni elementi caratteristici come: la percentuale degli orizzontamenti rigidi e ben collegati, la presenza di piani porticati, il peso della copertura. Per tali parametri sono stati utilizzati i seguenti criteri:

 parametro 5: ⁄

Dove è la percentuale di orizzontamenti rigidi e ben collegati. Nel caso in cui il solaio sia realizzato in latero-cemento con travetti gettati in opera o prefabbricati in c.a.p., con pignatte e caldana o soletta con cordoli in breccia su murature deboli o su murature in mattoni forati o formate da due parametri, il peso da assegnare è pari a 1,25. Poiché in questo caso si è assunto

 parametro 7: Di norma a questo parametro viene assegnato un peso pari a 1. Se l’irregolarità dell’edificio è dovuta solamente alla presenza di porticati al piano terra il peso viene ridotto al valore di 0,5; ciò si giustifica considerando che di tale situazione si tiene conto analizzando l’entità degli elementi resistenti. In generale se l’irregolarità dell’edificio è data solamente dalla presenza di porticati al piano terra. in tutti gli altri casi

 parametro 9:

Dove: per copertura in latero-cemento o comunque di peso maggiore o uguale a , mentre negli altri casi; se il rapporto tra perimetro della copertura e la lunghezza complessiva delle zone di appoggio è maggiore o uguale a 2, negli altri casi.

30

Nel caso in cui il tetto sia realizzato in latero-cemento con travetti gettati in opera o prefabbricati in c.a.p., con pignatte e caldana o soletta con cordoli su murature deboli, il peso da assegnare è pari a 1,5.

I solai di controsoffitto che non sono in grado di assicurare un comportamento a lastra (ad esempio quelli composti da travetti in laterizio e tavelle o tavelloni senza riempimento e soletta) non vengono presi in considerazione per i casi sopra specificati.

L’indice di vulnerabilità assume valori appartenenti all’intervallo 0 – 382.5; per ottenere un valore in una scala tra 0 e 100, si divide l’indice calcolato per il fattore 3.825. Per la valutazione dell’affidabilità è stata assunta la media delle affidabilità dei singoli parametri.

31

4.6. Calcolo dell’Indice di Vulnerabilità per edifici in c.a.

Per il calcolo dell’indice di vulnerabilità degli edifici in c.a. viene effettuata con tre sole classi per i primi 10 parametri (Classi A, B e C), mentre per il parametro 11, Stato di fatto, sono presenti 4 classi (Classi A, B, C e D). In questa scheda non sono presenti i pesi dei parametri e l’indice di vulnerabilità viene valutato come somma dei punteggi dei singoli parametri della scheda di Livello II:

∑

dove rappresenta il punteggio dell’i-esimo parametro. Di seguito sono indicati i punteggi assunti nel calcolo.

Edifici in cemento armato

Parametro Punteggi

A B C D

1-Tipo ed organizzazione del sistema resistenza 0 -1 -2 -

2-Qualità del sistema resistente 0 -0,25 -0,5 -

3-Resistenza convenzionale 0,25 0 -0,25 -

4-Posizione edifici e fondazione 0 -0,25 -0,5 -

5-Orizzontamenti 0 -0,25 -0,5 -

6-Configurazione planimetrica 0 -0,25 -0,5 -

7-Distanza massima tra le murature 0 -0,5 -1,5 -

8-Distanza massima tra le murature 0 -0,25 -0,5 -

9-Copertura 0 -0,25 -0,5 -

10-Elementi non strutturali 0 -0,25 -0,5 -

11-Stato di fatto 0 -0,5 -1 -2,45

Tabella 2: Valori dei punteggi per gli edifici in cemento armato.

Noto l’indice di vulnerabilità, per poter avere dei valori paragonabili con quelli degli edifici in muratura, in scala 0-100, è stata operata la seguente conversione, in accordo con quanto proposto dalla Regione Marche [7]:

Se {

32

4.7. Valutazione dell’indice di rischio

Per la valutazione dell’indice di rischio, , sono stati considerati i parametri di vulnerabilità secondo la procedura proposta in “Defining Priorities and Timescales for Seismic Intervention in School Buildings in Italy” [8], e illustrata nel seguito. L’indice di rischio è stimato secondo la seguente espressione:

( ) Dove:

- è l’accelerazione di picco attesa al suolo, legata alla pericolosità del sito, definita anche come domanda ;

- è l’accelerazione al collasso della struttura, cioè la capacità che questa offre nei confronti del sisma;

- è un coefficiente che assume le seguenti espressioni in funzione della :  3,6

 ⁄  ⁄ 

Tali valori di k sono stati determinati sulla base dei dati di pericolosità dell’INGV per diversi periodi di ritorno Figura 00.

Figura 00: Andamento del valore di k in funzione dell’accelerazione di picco attesa, .

per 𝑃𝐺𝐴𝐷 𝑔 per 𝑔 𝑃𝐺𝐴𝐷 𝑔 per 𝑔 𝑃𝐺𝐴𝐷 𝑔 per 𝑔 𝑃𝐺𝐴𝐷

33

Per la valutazione dell’accelerazione di picco al suolo che determina il collasso della struttura, ovvero la , avendo operato la conversione della vulnerabilità degli edifici in c.a. nella scala 0-100, è stata utilizzata la seguente espressione:

Dove:

- rappresenta l’indice di vulnerabilità espresso in percentuale; - ;

- ; - .

Figura 00: Andamento dell’indice di rischio in funzione dell’indice di vulnerabilità e dell’accelerazione di picco attesa al suolo, .

34

Figura 00: Valori dell’indice di rischio in funzione dell’indice di vulnerabilità e della .

4.8. Valutazione della “domanda”

Per il calcolo della attesa al sito considerato, consideriamo come periodo di riferimento:

dove:

, periodo nominale delle strutture: per normativa, per costruzioni ordinarie, , coefficiente d’uso, dipende dall’uso della costruzione: per la classe d’uso II, .

Il periodo di riferimento dell’azione sismica, calcolato in anni, è pari a:

Tabella 00: Periodi di ritorno corrispondenti ai diversi stati limite valutati per

35

nel periodo di riferimento

Stati limite di SLO 81% 30 anni

esercizio SLD 63% 50 anni

Stati limite SLV 10% 475 anni

ultimi SLC 5% 975 anni

La caratterizzazione stratigrafica del sottosuolo del paese di Benabbio è stata svolta grazie alla disponibilità di carte geologiche e di indagini geognostiche; queste hanno consentito una valida stima del parametro , resistenza penetrometrica dinamica, sul quale ci si può basare nei casi in cui non sia possibile la misura diretta della velocità di propagazione delle onde di taglio. Dall’interpretazione dei risultati conseguiti si assegna al sito di interesse la classificazione del terreno in categoria E con categoria topografica di tipo T3. Le NTC 2008 definiscono S come il coefficiente che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni topografiche mediante la relazione seguente [9]:

dove:

- , coefficiente di amplificazione stratigrafica: dalla tabella 3.2.II in normativa si ricava la categoria di sottosuolo E, alla quale corrisponde, tramite la tabella 3.2.V [9], il valore

;

- , coefficiente di amplificazione topografica: dalla tabella 3.2.IV in normativa, si ricava la categoria topografica T3, alla quale corrisponde, secondo la tabella 3.2.VI [9]:

- η è il coefficiente che tiene conto dello smorzamento della struttura: supponendo di avere uno smorzamento convenzionale risulta η = 1

- è un coefficiente funzione della categoria del sottosuolo: per la categoria di sottosuolo E, dalla tabella 3.2.V [9] si evince .

Tabella 00: Valori di , , , relativi al sito di Benabbio.

Stati Limite

Stati limite di SLO 1,6 1,138 1,821 1,980

esercizio SLD 1,6 1,138 1,821 1,968

Stati limite SLV 1,521 1,138 1,643 1,914

36

Definiti tutti i parametri necessari per costruire lo spettro di risposta elastico si considera un valore della domanda pari a .

4.9. Risultati dei rilievi

Di seguito vengono riportate le valutazioni sulla vulnerabilità delle 40 schede di rilievo 1 e 2 compilate, ogni scheda può essere redatta per più edifici aggregati tra loro se questi fanno parte della stessa unità d’uso, questo fa si che il numero degli edifici effettivamente rilevati (54 manufatti) sia maggiore di quello delle schede. Di quanto appena detto si può avere immediato riscontro esaminando le carte catastali, da queste infatti si può verificare come a una stessa unità d’uso siano associati più numeri di mappale. Insieme all’indice di vulnerabilità viene illustrato nella tabella seguente anche l’indice di rischio determinato secondo il metodo descritto nei paragrafi precedenti. Secondo quest’ultimo è stata infine realizzata una mappa, divisa in 5 fogli, rappresentativa dei risultati di tutti i rilievi svolti a Benabbio dalla squadra di rilievo.

Scheda

numero Tipologia numero Scheda Tipologia

1 Ag 8 Ed 2 muratura 23 27 21 Ag 7 Ed 5 muratura 30 33 2 Ag 7 Ed 12 muratura 19 23 22 Ed 10 muratura 22 26 3 Ag 29 Ed 2 muratura 23 26 23 Ag 6 Ed 10 muratura 54 77 4 Ag 1 Ed 1 muratura 41 48 24 Ag 30 Ed 1 muratura 24 27 5 Ag 1 Ed 2 muratura 27 30 25 Ag 7 Ed 4 muratura 31 34 6 Ag 16 Ed 1 muratura 25 28 26 Ag 28 Ed 2 muratura 28 31 7 Ag 10 Ed 1 muratura 19 24 27 Ed 9 muratura 15 21 8 Ag 9 Ed 4 muratura 44 53 28 Ag 7 Ed 11 muratura 36 40 9 Ag 9 Ed 1 muratura 31 34 29 Ag 28 Ed 3 muratura 17 22 10 Ag 19 Ed 6 muratura 36 40 30 Ed 2 muratura 39 45 11 Ag 6 Ed 11 muratura 48 62 31 Ag 8 Ed 1 muratura 40 46 12 Ag 2 Ed 1 muratura 40 46 32 Ed 11 muratura 38 44 13 Ag 17 Ed 1 muratura 48 63 33 Ag 24 Ed 1 muratura 36 40 14 Ag 4 Ed 2 muratura 28 31 34 Ed 8 muratura 35 40 15 Ed 5 muratura 45 55 35 Ag 5 Ed 1 muratura 40 47 16 Ag 4 Ed 7 muratura 38 43 36 Ag 5 Ed 2 muratura 42 51 17 Ag 13 Ed 1 muratura 43 51 37 Ag 11 Ed 3 muratura 18 23 18 Ed 6 c.a. 18 23 38 Ag 11 Ed 2 muratura 20 24 19 Ag 1 Ed 3 muratura 34 38 39 Ag 25 Ed 4 muratura 22 25 20 Ag 7 Ed 14 muratura 27 30 40 Ag 26 Ed 1 muratura 19 24 _{Tutti gli edifici sono stati numerati specificando anche l’aggregato strutturale di appartenenza.}

37

Con Ag si identifica il numero dell’aggregato e con Ed il numero dell’edificio dell’aggregato stesso.

Tabella 00: Elenco degli edifici rilevati a livello 2 con i relativi valori di e di .

Dall’analisi della vulnerabilità si evince che molti edifici di Benabbio ricadono nella fascia di rischio sismico medio e medio basso, con valori di compresi tra 20 e 60. A prova di tali risultati si sottolinea che sono pochi i fabbricati sui quali sono stati effettuati interventi antisismici mirati a migliorare globalmente il comportamento della struttura, mentre sono molte le costruzioni rimaste esenti dall’applicazione di presidi antisismici o risultano caratterizzate da interventi strutturali nocivi (casi di solai o coperture in latero-cemento di elevato peso e rigidezza che hanno portato alla formazione di irregolarità in pianta e in elevazione non presenti originariamente). Incidono negativamente sulla valutazione della vulnerabilità fattori imprescindibili come la morfologia del sito, l’irregolarità in pianta delle strutture, lo stato di conservazione delle murature e delle travi di copertura, la presenza di orizzontamenti in legno caratterizzati da insufficiente rigidezza nel piano ed esposti al rischio di sfilamento delle travi dai muri perimetrali. Alcuni di questi fattori possono trovare benefici grazie all’ausilio di interventi poco invasivi e poco costosi mentre per altri, come l’irregolarità in pianta e la morfologia del terreno, si possono avere miglioramenti solo con interventi di tipo invasivo e molto costosi. Nei capitoli successivi saranno trattate singolarmente le carenze degli edifici rilevati nell’ottica di effettuare interventi mirati a migliorare globalmente i fabbricati tramite presidi reversibili e poco invasivi.

43

5. Analisi delle carenze strutturali

5.1. Metodo utilizzato

Per poter conseguire la riduzione della vulnerabilità sismica del patrimonio edilizio si deve necessariamente svolgere su una prima analisi delle tipologie costruttive e delle soluzioni strutturali presenti individuando un quadro preciso dell'esistente e mettendo in evidenza, soprattutto, criticità, elementi vulnerabili e carenze strutturali sia a livello generale sia a livello locale. L’entità delle carenze può essere messa in luce adottando il metodo di valutazione della “Scheda delle Carenze” , presente all’Allegato 5, fornita dalla Regione Toscana [6] [11] , dalla quale successivamente è possibile individuare i più probabili meccanismi di collasso che si possono verificare. Si è proceduto, dunque, alla compilazione della “Scheda delle Carenze” e al calcolo dell’indice di carenza di ciascun manufatto rilevato; da questo si è passato all’assegnazione dei meccanismi di danno grazie ad una tabella empirica che associa le carenze alle possibili modalità di collasso della struttura.

Note quindi le carenze e i meccanismi che queste possono innescare è possibile individuare in modo mirato l’intervento di miglioramento più adatto a mitigare la vulnerabilità. Ricordiamo che rientrano negli interventi di miglioramento tutti gli interventi finalizzati ad accrescere la capacità di resistenza delle strutture esistenti alle azioni considerate, diversamente dagli interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle norme vigenti.

5.2. Scheda delle Carenze

- descrizione carenza: descrizione delle varie carenze;

- classe e punteggio di carenza “c”: classificazione delle carenze da esaminare in quattro possibili classi: A, B, C, D secondo i criteri e le modalità riportate nei manuali [11] e punteggio associato a ciascuna classe di carenza;

- peso classe “ ”: peso associato a ciascuna singola carenza;

- peso classe “ ”: peso associato a ciascuna categoria di carenze, essendo cinque le categorie di carenze;

44

- indice parziale delle carenze: prodotto tra il punteggio “c” e i pesi “ ” e “ ”, relativo a ciascuna carenza;

- schemi e note: spazio riservato al compilatore per l’inserimento di appunti e schemi grafici presi durante il sopralluogo sull’edificio, utili per la compilazione delle schede. La somma di tutti gli indici parziali delle carenze fornisce come risultato l’indice globale delle carenze.

La scheda deve essere compilata facendo riferimento alle note, agli schemi e ai criteri di classificazione delle varie carenze riportati nel manuale dedicato [11]. Il controllo delle singole carenze deve essere eseguito per ogni piano dell’edificio, salvo dove diversamente specificato.

Si evidenzia come i metodi di seguito riportati siano procedure semplificate di calcolo e di verifica. Gli indici associati a ciascuna carenza sono indici sintetici tramite i quali confrontare situazioni differenti (stato di fatto iniziale e stato di progetto a seguito di interventi di miglioramento), al fine di raggruppare edifici di caratteristiche analoghe in funzione delle carenze presunte nei riguardi dell’azione sismica. Le carenze possono essere individuate attraverso l’interpretazione del quadro fessurativo prodotto da cause esterne ( in particolar modo dal sisma). In assenza di quadri fessurativi l’individuazione di tale classe è condotta attraverso l’analisi della tipologia costruttiva e dei singoli elementi strutturali dell’edificio. In particolare per la definizione delle carenze dei collegamenti fra pareti e pareti e fra pareti e orizzontamenti, si specifica che nella maggior parte dei casi incontrati non è stato possibile determinare il grado di efficacia di tali collegamenti. Questo in chiave di una valutazione cautelativa ha comportato l’assegnazione del punteggio di carenza media per tutti i casi di studio ad eccezione di quelli dove fosse evidente la bassa qualità realizzativa dei collegamenti stessi, per i quali è stato assegnato il punteggio di carenza alta.

Tutte le carenze oggetto di valutazione sono riportate nel paragrafo seguente e brevemente discusse.

5.3. Carenze strutturali gravi per edifici in muratura

Si definiscono carenze strutturali gravi quelle carenze che possono essere causa di notevole vulnerabilità per l’edificio. Sono associate a:

45

 assenza o inefficacia di elementi e/o sistemi che garantiscono un buon comportamento “scatolare” della struttura;

 scarsa resistenza offerta dai muri soggetti ad azioni perpendicolari al loro piano ( di conseguenza alla possibilità di instaurare meccanismi di ribaltamento fuori del piano e distacchi totali o parziali di pareti ortogonali tra loro);

 bassa resistenza dei singoli elementi strutturali (capacità di resistere ad azioni sismiche contenute nel piano del muro);

 cattiva risposta sismica globale dell’edificio.

Si riportano di seguito le carenze strutturali gravi per edifici in muratura:

1. Carenza di resistenza della muratura dovuta alle varie tipologie di muratura:

a. cattiva qualità dei materiali costituenti ( es. murature in pietra arrotondata, o in tufo con elevata porosità, malta in cattivo stato di conservazione, presenza di murature portanti in forati con eccessiva percentuale di vuoti);

b. cattiva qualità della tessitura muraria (es. murature a sacco in generale o con scarso collegamento tra paramenti, murature con apparecchiatura disorganizzata, ecc)

c. insufficiente densità dei muri resistenti nel piano di verifica. 2. Carenza di collegamenti e orizzontamenti deformabili:

a. mancanza completa o inefficacia di collegamenti fra pareti e pareti, compresi i cantonali;

b. mancanza completa o inefficacia di collegamenti fra le pareti e gli orizzontamenti di piano o di copertura;

c. presenza di solai o di coperture eccessivamente deformabili con insufficiente resistenza nel loro piano (es. coperture realizzate con travetti in c.a. o putrelle con tavelloni, o travi in legno, senza caldana o senza doppio tavolato).

3. Presenza di irregolarità:

a. irregolarità planimetrica in termini di differenze significative tra aree resistenti delle murature secondo le due direzioni principali dell’edificio;

b. irregolarità planimetrica dovuta ad elevata distanza tra il baricentro delle aree delle sezioni orizzontali di muratura resistente ed il centro geometrico della pianta dell’edificio al piano di verifica;

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c. irregolarità della maglia muraria in elevazione (aumento significativo della resistenza passando da un livello a quello soprastante);

d. presenza di murature portanti insistenti in falso sui solai, in percentuale superiore al 10% del totale anche ad un solo livello;

e. presenza di murature portanti in forati, con elevata percentuale di vuoti, estesa in misura consistente delle superfici resistenti ad uno stesso livello;

f. aumento significativo del peso di piano, passando da un livello a quello superiore;

g. sopraelevazioni con materiali diversi che costituiscono una apprezzabile discontinuità strutturale;

h. presenza di piani sfalsati, con disposizione tale da innescare fenomeni di martellamento locale accentuato dalla differenza di quota e dalle rigidezze e caratteristiche tipologiche significativamente diverse;

i. presenza di solai con caratteristiche tipologiche significativamente diverse in termini di rigidezze nel piano di verifica;

j. aperture non disposte secondo allineamenti verticali con riduzione di efficienza dei maschi murari;

k. presenza di solai e/o coperture rigidi e pesanti (es. latero-cemento con soletta e cordoli di consistenti dimensioni, ecc.) in edifici con muratura di cattiva qualità di cui al punto 1).

4. Presenza di spinte non contrastate o eliminate:

a. nelle volte, negli archi (es. assenza di catene o altri dispositivi efficaci di contrasto);

b. negli elementi della copertura (es. significative reazioni orizzontali dovute a configurazioni di vincoli non adeguati).

5. Gravi carenze nelle fondazioni:

a. evidenze di cedimenti differenziali;

b. evidenze di cedimento e rotazione delle pareti fuori piano.