122
5_VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA STRUTTURALE
5.1_La pericolosità sismica
L Italia è uno dei Paesi a maggiore rischio sismico del Mediterraneo, per la sua particolare posizione geografi ca, nella zona di convergenza tra la zolla africana e quella eurasiatica.
Le placche in questione convergono lungo una direzione Nord-Ovest/Sud-Est. Nello specifi co, la Sicilia settentrionale e la Calabria sono caratterizzate da una tettonica compressiva, ovvero da un meccanismo di rottura dovuto alla convergenza di due placche vicine in direzione perpendicolare alla faglia, che comporta un'elevata sismicità profonda. Spostandosi invece verso Nord tutta l'area appenninica è caratterizzata da una tettonica distensiva, ovvero da un meccanismo di rottura dovuto all'allontanamento di due placche vicine in direzione perpendicolare alla faglia, in direzione Nord-Est/Sud-Ovest.
Sul versante occidentale dell'Appennino settentrionale
(Garfagnana, Mugello e Casentino) sono presenti una serie di
bacini distensivi, che comportano un'elevata attività sismica
dell'area. Le catena montuosa delle Alpi infi ne, è interessata
da una tettonica compressiva in direzione Nord-Sud che
si manifesta soprattutto con l'elevata sismicità dell'Italia
nordorientale.
123 Con pericolosità sismica si intende lo scuotimento del
suolo atteso in un sito a causa di un terremoto. Essendo prevalentemente un analisi di tipo probabilistico, si può defi nire tale scuotimento con una certa probabilità di accadimento nel prossimo futuro (in genere nei prossimi 30 o 50 anni). Non si tratta pertanto di previsione dei terremoti, obiettivo lungi dal poter essere raggiunto ancora in tutto il mondo, né del massimo terremoto possibile in un area, in quanto il terremoto massimo ha comunque probabilità di verifi carsi molto basse.
Dopo il terremoto del Molise del 2002, in Italia è stato avviato un percorso per la stima della pericolosità simica secondo dati aggiornati e metodi condivisi a livello internazionale.
Con l Ordinanza PCM n. 3274/2003 per la prima volta sono state defi nite le procedure da seguire, il tipo di prodotti e l utilizzo per le politiche di prevenzione. Nel 2004 è stata rilasciata una nuova mappa di pericolosità sismica che fornisce un quadro delle aree più pericolose in Italia. I valori massimi delle accelerazioni orizzontali (PGA) sono riferiti ad un ipotetico suolo omogeneo con buone caratteristiche per le fondazioni. L ordinanza PCM n. 3519/2006 ha reso tale mappa uno strumento uffi ciale di riferimento per il territorio nazionale. Nel 2008 sono state aggiornate le Norme Tecniche per le Costruzioni: per ogni luogo del territorio nazionale l azione sismica da considerare nella progettazione si basa su questa stima di pericolosità opportunamente corretta per tenere conto delle eff ettive caratteristiche del suolo a livello
locale. Gli scuotimenti più forti, con valori delle accelerazioni del suolo superiori a 0,225 g (con g = 9,8 m/s
2, accelerazione di gravità), sono attesi in Calabria, Sicilia sud orientale, Friuli Venezia Giulia e lungo tutto l Appennino centro meridionale.
Valori medi sono riferiti alla Penisola Salentina, lungo la costa tirrenica tra Toscana e Lazio, in Liguria, in gran parte della Pianura Padana e lungo l intero Arco Alpino. La Sardegna è la regione meno pericolosa con valori di scuotimento atteso moderati.
Fig.1_Mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale
(http://zonesismiche.mi.ingv.it) 1
124
Il rischio sismico
Il rischio sismico è la stima del danno atteso come conseguenza dei terremoti che potrebbero verifi carsi in una data area e dipende da:
• pericolosità dell area, cioè lo scuotimento sismico che è ragionevole attendersi in un dato intervallo di tempo;
• esposizione, cioè la presenza di persone e cose che potrebbero essere danneggiate (edifi ci, infrastrutture, attività economiche…);
• vulnerabilità degli edifi ci e delle infrastrutture dell area, cioè la loro maggiore o minore propensione a essere danneggiati dai terremoti.
Una zona a pericolosità sismica molto elevata, ma priva di attività umane ha un rischio sismico molto basso. Al contrario, una zona a pericolosità sismica bassa, ma molto popolata, o i cui edifi ci siano mal costruiti o mal conservati, ha un livello di rischio sismico molto elevato, poiché anche un terremoto moderato potrebbe produrre conseguenze gravi. La vulnerabilità degli edifi ci, che dipende dal tipo di costruzione e dal suo livello di manutenzione, resta il fattore principale su cui si può intervenire per ridurre il rischio da terremoto in ogni zona.
Le zone sismiche
Per ridurre gli eff etti del terremoto, l azione dello Stato
si è concentrata sulla classifi cazione del territorio, in
base all intensità e frequenza dei terremoti del passato, e
sull applicazione di speciali norme per le costruzioni nelle
zone classifi cate sismiche. La legislazione antisismica italiana,
allineata alle più moderne normative a livello internazionale,
prescrive norme tecniche in base alle quali un edifi cio debba
sopportare senza gravi danni i terremoti meno forti, e senza
crollare per i terremoti più forti, salvaguardando prima di
tutto le vite umane. Sino al 2003 il territorio nazionale era
classifi cato in tre categorie sismiche a diversa severità. I
Decreti Ministeriali emanati dal Ministero dei Lavori Pubblici
tra il 1981 ed il 1984 avevano classifi cato complessivamente
2.965 comuni italiani su di un totale di 8.102, che
corrispondono al 45% della superfi cie del territorio nazionale,
nel quale risiede il 40% della popolazione. Nel 2003 sono stati
emanati i criteri di nuova classifi cazione sismica del territorio
nazionale, basati sugli studi e le elaborazioni più recenti
relative alla pericolosità sismica del territorio, ossia sull analisi
della probabilità che il territorio venga interessato in un certo
intervallo di tempo (generalmente 50 anni) da un evento che
superi una determinata soglia di intensità o magnitudo. A tal
fi ne è stata pubblicata l Ordinanza del Presidente del Consiglio
dei Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003, sulla Gazzetta
Uffi ciale n. 105 dell 8 maggio 2003. Il provvedimento detta
125 i principi generali sulla base dei quali le Regioni, a cui lo
Stato ha delegato l adozione della classifi cazione sismica del territorio (Decreto Legislativo n. 112 del 1998 e Decreto del Presidente della Repubblica n. 380 del 2001 - "Testo Unico delle Norme per l Edilizia”), hanno compilato l elenco dei comuni con la relativa attribuzione ad una delle quattro zone, a pericolosità decrescente, nelle quali è stato riclassifi cato il territorio nazionale.
Le regioni, secondo indirizzi e criteri stabiliti a livello nazionale, possono modifi care la classifi cazione del proprio territorio. Il territorio italiano è suddiviso in 4 zone:
• zona 1 dove forti terremoti sono molto probabili;
• zona 2 e zona 3 con eventi forti e mediamente poco frequenti, o terremoti moderati ma frequenti;
• zona 4 con rari eventi di energia moderata. Forti terremoti, seppur molto rari, sono comunque possibili.
Generalizzando, gli edifi ci in zona 1 devono essere capaci di resistere, senza crollare, ad un forte terremoto e ancor più a terremoti di energia inferiore. In zona 4 è necessario almeno tutelare la sicurezza degli edifi ci strategici e di elevato aff ollamento.
La pericolosità e il rischio sismico in Sicilia
Diverse aree del territorio sono caratterizzate da valori probabilistici di accelerazione massima attesa elevati, tanto da farne una delle regioni italiane a maggiore pericolosità sismica, in particolare nella porzione orientale. In ogni caso le aree per le quali i valori sono superiori a 0.15 g sono molto estese. Sulla base di quanto previsto dall Ordinanza PCM n. 3519/2006, questi valori di scuotimento giustifi cano l assegnazione di gran parte del territorio regionale in zona 1 (pericolosità sismica molto alta) o zona 2 (alta pericolosità).
I valori di pericolosità sismica elevati sono determinati dalla storia simica di questa regione, nella quale nel tempo si sono verifi cati eventi tra i più disastrosi avvenuti in Italia, di magnitudo superiore a 7,0 come nel caso dei terremoti del 1693 e del 1908. In Sicilia occidentale la pericolosità sismica è maggiore nella zona che da Palermo si estende fi no alla Valle del Belice, dove avvenne la lunga sequenza del 1968. Il rischio sismico è piuttosto elevato nella parte orientale della Sicilia, densamente popolata e industrializzata, in particolare nell area etnea, nel siracusano e nella zona dello Stretto di Messina. Qui si possono verifi care i terremoti più forti e l edilizia meno recente ha una vulnerabilità abbastanza elevata.
Qualche volta anche terremoti di energia moderata possono
produrre danni, se molto superfi ciali (ad esempio nell area
dell Etna) o se gli edifi ci sono molto vulnerabili, come accade
nelle zone dei Monti Nebrodi, delle Madonie, degli Iblei e nel
126 palermitano dove, ancora una volta, l esposizione è molto alta.
A livello regionale, il 34% degli edifi ci si presenta in cattivo stato di manutenzione, contro una media nazionale del 22,5%.
Condoni e abusivismo possono contribuire ad aumentare il livello di rischio.
Storia della classifi cazione sismica in Sicilia
Il disastroso terremoto di Messina nel 1908 segnò l inizio della normativa sismica dell Italia. A seguito dei circa 80000 morti causati da quell evento, circa 70 Comuni della provincia di Messina sono stati classifi cati sismici tra il 1909 e il 1912.
Dopo le devastanti scosse nel Belice del 1968 anche le province occidentali sono state classifi cate. Tra il 1981 e il 1984, dopo il terremoto in Irpinia, tutto il territorio nazionale è stato classifi cato con criteri omogenei: in Sicilia 18 Comuni sono stati posti in zona 1, tutti gli altri in zona 2, tranne 36 Comuni non erano ancora classifi cati. L Ordinanza PCM n.
3274/2003 ha aggiornato l assegnazione dei Comuni alle zone sismiche, adottando un criterio cautelativo con il quale è stata estesa la zona 1 e introducendo la zona 4 che indica pericolosità moderata. I Comuni fi no ad allora non classifi cati sono stati assegnati alle zone 3 e 4. Nel 2003 la Regione Sicilia ha recepito tali assegnazioni, ma ha anche introdotto una nuova zona sismica per la parte sud orientale dell isola (DGR n. 408/2003).
Il territorio di Santo Stefano Quisquina è classifi cato come zona 2.
Fig.2_Pericolosità sismica in Sicilia.
Fig.3_Percentuale degli edifi ci in muratura nella classe di vulnerabilità più elevata.
2
3
127
Sismicità storica e recente in Sicilia
La Sicilia è caratterizzata da una notevole attività sismica che interessa principalmente la zona costiera orientale, compresa tra lo stretto di Messina e il siracusano; la zona settentrionale, lungo la dorsale dei monti Peloritani Nebrodi Madonie;
la zona del Belice, nella parte occidentale dell isola e le zone a vulcanismo attivo, come quelle dell Etna e delle Isole Eolie.
Altri terremoti si verifi cano nel Mar Tirreno meridionale, nell area delle Isole Egadi, nella zona del Canale di Sicilia.
Queste caratteristiche sono ben evidenti nella mappa della sismicità storica che rappresenta i principali terremoti avvenuti nell ultimo millennio. I terremoti più signifi cativi di tutta la regione sono avvenuti nella Sicilia orientale. Qui si sono verifi cati gli eventi sismici del 1169 (magnitudo M
w6,4) e del 1693 (M
w7,4), lungo la fascia costiera tra Siracusa e Catania, che hanno causato ingenti danni e numerose vittime nell area dell iblea e nel catanese, e quello più recente del 1908 (M
w7,1) nello Stretto di Messina, che ha provocato ampie devastazioni in Sicilia nord orientale e in Calabria meridionale. In quest area si sono verifi cati anche terremoti meno distruttivi nel 1542, 1624, 1818 e 1990. Nel Tirreno meridionale sono avvenuti terremoti di elevata magnitudo (1726, 1823, 1940, 2002) che hanno causato eff etti fi no al grado 8 MCS lungo la costa settentrionale. Anche il Canale di Sicilia è sede di una sismicità frequente, ma di bassa magnitudo, legata anche all attività vulcanica sottomarina.
PALERMO
ENNA CATANIA
MESSINA TRAPANI
AGRIGENTO
SIRACUSA
RAGUSA CALTANISSETTA
Classificazione sismica regionale con indicazione dei Comuni con ag > 0,125g compresi nell'Allegato 7
dell'OPCM 3907/2010
Classificazione sismica Zona sismica 1 Zona sismica 2 Zona sismica 3 Zona sismica 4 Il retino indica che il Comune presenta un valore di ag > 0,125g
Fig.4_Data di ingresso in zona sismica dei Comuni della Sicilia.
Fig.5_Classifi cazione sismica regionale.
4
5
128 Sebbene in misura minore rispetto al settore orientale, la Sicilia
occidentale è interessata da attività sismica che può causare danni ingenti come avvenuto in occasione della sequenza sismica del 1968 nella Valle del Belice. Numerose scosse nel giro di pochi giorni causarono danni gravi in una vasta area della Sicilia occidentale compresa tra le province di Agrigento, Trapani e Palermo; l evento più forte si registrò il 5 gennaio del 1968 (magnitudo M
w6,3). La sismicità recente della Sicilia, registrata dalla Reta Sismica Nazionale, è stata estremamente moderata e si concentra principalmente nell area etnea, sede di una sismicità molto intensa che accompagna spesso le fasi di attività eruttiva del vulcano; lungo la dorsale montuosa dei Peloritani Nebrodi Madonie che arriva fi no a Palermo, e che corre lungo tutta la parte settentrionale dell isola; in Sicilia sud orientale e nord orientale e in particolare nel Golfo di Patti. Gli eventi simici recenti più forti sono il terremoto del 13 dicembre 1990 in Sicilia sud orientale (magnitudo M
w5,6) e quello del 6 settembre 2002 a largo di Palermo (M
w5,9).
Fig.6_Distribuzione della sismicità storica in Sicilia negli ultimi mille anni.
(http://emidius.mi.ingv.it) Fig.7_Terremoti di magnitudo M≥2 registrati dalla Rete Sismica Nazionale dal 1981 al 2013
(http://inside.rm.ingv.it)
6
7
129
5.2_Le strutture in muratura
Le strutture storiche in muratura costituiscono un insieme estremamente vario e complesso per tipologie e tecniche costruttive, per cui l analisi del loro comportamento strutturale e la valutazione della loro sicurezza sono condizionate da notevoli incertezze nella defi nizione delle proprietà meccaniche dei materiali e delle condizioni di vincolo tra gli elementi.
Queste costruzioni sono state progettate utilizzando i principi della meccanica dei materiali e dell equilibrio dei corpi rigidi e sperimentando il comportamento delle costruzioni già realizzate; tutto ciò ha progressivamente portato ad affi nare criteri esecutivi e di proporzionamento geometrico, confi gurabili come regola dell arte. Sebbene tale approccio non sia scientifi camente rigoroso e risulti affi dabile solo se utilizzato all interno dei limiti di validità della regola, riconoscere in una costruzione la conformità alle regole dell arte può costituire un primo elemento di valutazione della sicurezza. Queste ultime mostrano una specifi cità locale frutto di un progressivo affi namento nell uso dei materiali disponibili in zona.
Oltre alla conformità, alla regola dell arte, un ulteriore elemento
130 di valutazione può essere il “collaudo” della storia, di cui
l esistenza stessa della costruzione ci fornisce testimonianza.
Tale collaudo, tuttavia, risulta spesso insuffi ciente nei riguardi della prevenzione dal rischio sismico, in quanto una costruzione, pur se antica, potrebbe non essere stata ancora colpita da un terremoto di intensità pari a quello previsto nelle norme tecniche per gli stati limite ultimi. Inoltre occorre considerare che la capacita della struttura può essersi modifi cata per un eff etto di accumulo del danno, dovuto ai passati terremoti di minore intensità, a causa dei dissesti statici di altra natura e per le trasformazioni che spesso interessano le costruzioni storiche.
Caratteristiche meccaniche della muratura
La muratura è un materiale molto complesso in quanto composito, ottenuto mediante sovrapposizione di elementi resistenti, naturali o artifi ciali, e malta, che possono essere assemblati in diverse modalità.
Per comprendere quindi il comportamento meccanico della muratura vanno conosciuti, oltre che gli elementi e il legante che la compongono (caratteristiche fi siche, geometriche e meccaniche), anche come interagiscono sotto le diverse tipologie di azioni, ossia conoscere l interfaccia elemento- legante che rappresenta una terza incognita.
Inoltre è necessario sapere in che modalità gli elementi sono assemblati, ossia la tessitura muraria.
Sintetizzando, le caratteristiche meccaniche della muratura dipendono da:
• il materiale costituente gli elementi (pietra, laterizio, terra cruda);
• le dimensioni e la forma degli elementi;
• la tecnica di assemblaggio (a secco o con giunti di malta);
• la tessitura (ossia la disposizione geometrica degli elementi nel paramento murario).
Il comportamento meccanico della muratura presenta le seguenti caratteristiche:
• disomogeneità: diff erenza di comportamento da punto
a punto dovuta alle diff erenti caratteristiche meccaniche dei
131 componenti;
• anisotropia: diff erenza di comportamento nelle diverse direzioni, data dalla presenza di giunti, disposizione dei fori, forma e dimensioni degli elementi;
• asimmetria di comportamento compressione-trazione, in particolar modo dell interfaccia: la resistenza a trazione è più bassa e il comportamento post-elastico più fragile rispetto al meccanismo di compressione;
• non linearità del legame sforzi-deformazioni.
La disomogeneità deriva dal fatto stesso di essere un materiale composito, costituito da componenti con diff erenti caratteristiche meccaniche e dal comportamento dell interfaccia, che a sua volta dipende da vari fattori:
spessore dei giunti, capacità di assorbimento d'acqua dei mattoni, capacità di ritenzione d'acqua della malta e aderenza tra malta e mattoni.
L anisotropia deriva dalla forma e dalle dimensioni degli elementi e dalla presenza di giunti. La risposta meccanica dei giunti è fortemente infl uenzata dall attrito e presenta forti non linearità: nella muratura gli elementi sono disposti per strati successivi ad andamento orizzontale, ciò determina la formazione di giunti principali continui e di giunti secondari, al contatto tra due elementi adiacenti, discontinui in quanto opportunamente sfalsati (ingranamento).
L orientamento dei giunti principali è in genere ortogonale alle sollecitazioni di compressione prevalenti, al fi ne di ottimizzare
il comportamento della muratura sotto carichi di esercizio.
Tuttavia, i giunti principali diventano potenziali piani di discontinuità, con conseguenze sulla resistenza del solido murario, in presenza di sollecitazioni di trazione e di taglio dovute all azione sismica. In questi casi l attrito, generato sui giunti dalle tensioni normali di compressione associate alle forze inerziali, contribuisce alla resistenza ed alla dissipazione.
L ingranamento nel piano della muratura infl uisce sul comportamento a taglio; in generale esso è funzione del rapporto medio tra la base e l altezza degli elementi e dei criteri di sfalsamento dei giunti secondari.
L asimmetria della muratura è dovuta al comportamento asimmetrico dei componenti stessi: sia gli elementi che la malta che l interfaccia presentano singolarmente, a trazione e compressione, un diverso modulo elastico, un diverso comportamento post-elastico e una diff erente resistenza.
Fig.8_Diagramma sforzi-deformazioni dei mattoni, della muratura e della malta 8
132 Gli elementi sono caratterizzati da un comportamento elasto-
fragile, con una resistenza a trazione minore rispetto a quella a compressione, ma comunque signifi cativa.
La malta presenta un comportamento elasto-fragile in trazione, con resistenza molto inferiore a quella degli elementi ed è, in assoluto, molto bassa; in compressione e taglio il suo comportamento è duttile e fortemente non lineare.
L interfaccia è però il componente che ha la minore resistenza a trazione: questo determina che spesso la muratura venga considerata non reagente a trazione. Le caratteristiche meccaniche della muratura non dipendono solo dai parametri di resistenza e deformabilità dei materiali costituenti, ma anche dai loro relativi valori, in particolare i diversi moduli elastici.
La non linearità del legame sforzi-deformazioni è il risultato di tutti questi fattori.
Nonostante quanto descritto fi nora, è possibile idealizzare la muratura come un continuo omogeneo equivalente, senza però mai perdere di vista le caratteristiche viste sopra, che spiegano la diff erenza fra grandezze macroscopiche e grandezze locali e che sono talvolta necessarie per interpretare il comportamento della muratura nelle strutture.
Dallo studio della muratura come un elemento unico emerge che la resistenza a compressione è di solito notevolmente inferiore alla resistenza nominale a compressione dei mattoni, mentre può essere molto più grande della resistenza cubica
della malta: questo è dovuto al benefi co eff etto cerchiante che si genera per attrito all interfaccia.
La crisi per compressione avviene con la formazione di lesioni verticali, mentre la crisi per trazione è determinata dalla rottura del giunto che può avvenire per la formazione di una frattura all'interno del giunto stesso o per la decoesione all'interfaccia elemento-malta. Si comprende quindi che la resistenza a trazione della muratura è fortemente legata alla resistenza a trazione della malta. Oltre che bassa, la resistenza a trazione è anche caratterizzata da una estrema aleatorietà dovuta all incompleto riempimento dei giunti e all assorbimento dell'acqua di impasto da parte degli elementi, che determina una scarsa idratazione del legante all'interfaccia.
Per questi motivi di solito nei calcoli viene trascurata, è però fondamentale per la diff usione dei carichi e per la resistenza a fl essione fuori piano.
Nei confronti di azioni taglianti nel piano della muratura si possono identifi care tre meccanismi di rottura:
• rottura nei giunti di malta, per bassi valori delle tensioni di compressione (rottura per scorrimento);
• rottura per taglio-trazione negli elementi per valori intermedi delle tensioni di compressione (rottura per fessurazione diagonale);
• rottura per schiacciamento della muratura per valori
delle tensioni di compressione vicini alla resistenza massima,
di solito in corrispondenza del piede del pannello (rottura per
133 pressofl essione).
Nella rottura per taglio, il comportamento è notevolmente infl uenzato, oltre che dalle modalità di confezione, dal tipo di carico applicato, cioè dal rapporto fra lo sforzo tagliante e quello normale: infatti la presenza della compressione fa crescere il valore del taglio limite, grazie all'eff etto cerchiante;
inoltre, per intensità non troppo elevate, si ha anche un aumento della duttilità dovuto all'incremento della resistenza per attrito.
Fig.10_Rottura per pressofl essione con:
• A) lesione alla base del lato in trazione;
• B) rottura dello spigolo in compressione.
Fig.11_Rottura per fessurazione diagonale:
• A) giunti deboli;
• B) giunti resistenti.
9
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134
Comportamento delle strutture in muratura nei confronti delle azioni sismiche
La risposta sismica di una struttura in muratura non dipende unicamente dal materiale impiegato, ma anche da diversi aspetti tecnologici, ed in particolare dai collegamenti tra gli elementi strutturali. Le costruzioni storiche in muratura, infatti, sono generalmente costituite da sistemi più o meno complessi di pareti e orizzontamenti. Le pareti possono essere considerate come elementi strutturali bidimensionali che, per la scarsa resistenza a trazione della muratura, presentano una risposta molto diversa nel piano e fuori dal piano. La qualità della risposta globale è funzione sia del corretto dimensionamento delle pareti sia della capacita del sistema di trasferire le azioni tra gli elementi: connessione tra le pareti verticali e tra queste e i solai. L effi cacia dei collegamenti tra pareti verticali è principalmente legata all ammorsamento nelle zone di connessione; inoltre, un contributo signifi cativo può derivare dalla presenza di catene metalliche o di altri dispositivi puntuali. L effi cacia dei collegamenti tra le pareti e i solai è funzione del sistema di appoggio: dimensione della superfi cie di contatto, sagomatura e stato di conservazione della testa delle travi, connessioni metalliche.
Sostanzialmente quindi la capacità delle costruzioni in muratura di resistere al sisma è fortemente legata alla capacita di ripartire gli sforzi tra tutti gli elementi e cioè di realizzare il funzionamento scatolare.
In una costruzione in muratura le azioni preponderanti sono costituite dai pesi propri degli orizzontamenti e delle pareti murarie, dai sovraccarichi sui solai e sulla copertura, dalle azioni orizzontali dovute al vento e al sisma, con queste ultime determinate in gran parte dalla massa delle pareti stesse e quindi di identità notevole. I pesi propri delle murature scaricano direttamente sulle murature sottostanti ed in fondazione e dunque tutte le pareti sono gravate da uno sforzo normale di compressione.
I carichi dei solai si trasmettono alle pareti sottostanti in maniera dipendente dall orditura dei solai stessi (semplice o doppia orditura).
Le azioni orizzontali, ortogonali alle pareti, se queste sono ben ammorsate a solai e pareti trasversali, si trasmettono in
12
Fig.12_Disegno esplicativo del funzionamento scatolare.
135 parte alle pareti trasversali che quindi assumono funzione di
controvento ed in parte ai solai e da questi di nuovo alle pareti di controvento.
Dunque gli elementi che possiamo individuare in un organismo strutturale in muratura sono sostanzialmente:
• orizzontamenti, di piano e di copertura, impegnati da azioni normali al proprio piano medio, peso proprio e sovraccarichi e da azioni agenti nel piano medio legate alla funzione di distribuzione delle forze orizzontali;
• muri portanti, impegnati sia da azioni verticali che orizzontali ortogonali al piano medio, quindi peso proprio, carichi permanenti ed accidentali, vento e sisma;
• muri di controvento, impegnati prevalentemente da carichi orizzontali nel piano medio.
Attraverso idonei collegamenti tra i vari elementi possono essere ridotti i meccanismi di ribaltamento fuori del piano delle pareti e deve essere consentita una partecipazione d insieme dei setti murari nella risposta sismica. Presupposto essenziale per il funzionamento scatolare è il fatto che la muratura sia realizzata a regola d arte e con materiali di qualità tale da non subire fenomeni di disgregazione.
Le regolarità in pianta e in elevazione sono altri requisiti essenziali per la corretta risposta sismica dell edifi cio. Vi possono essere quindi una serie di fattori che discostano l edifi cio dalla sua confi gurazione regolare:
• l eventuale disposizione eccentrica in pianta degli
elementi resistenti;
• l eventuale diff erenza di area resistente nelle due direzioni principali;
• la disposizione delle aperture nelle pareti, che possono determinare pericolosi fl ussi delle tensioni prodotte dei carichi oppure rendere i setti oltremodo snelli;
• la presenza di piani sfalsati che possono indurre fenomeni di martellamento sui muri a comune in relazione alla loro tipologia e a quella del muro;
• la presenza di successive sopraelevazioni che costituiscono una discontinuità strutturale con la muratura sottostante;
• la presenza di elementi spingenti senza dispositivi
idonei a contrastare tali spinte.
136
5.3_Rilievo geometrico e strutturale del caso studio
Per quanto riguarda la valutazione della sicurezza statica e sismica si è deciso di concentrare l'attenzione solo sul blocco est dell'Eremo comprendente la Chiesa e le parti adiacenti ad essa, la zona delle cellette dei monaci, del refettorio e delle cucine.
Un passo fondamentale nell acquisizione dei dati necessari a mettere a punto un modello di calcolo accurato di un edifi cio esistente è costituito dalle operazioni di rilievo della geometria strutturale. Ai fi ni della defi nizione del modello strutturale necessario alla valutazione della sicurezza per le azioni prese in esame, il rilievo deve essere compiuto in maniera quanto più completa e dettagliata possibile.
Tali operazioni comprendono il rilievo, piano per piano, di tutti gli elementi in muratura, incluse eventuali nicchie, cavità, canne fumarie, il rilievo delle volte (spessore e profi lo), dei solai e della copertura (tipologia e orditura), delle scale (tipologia strutturale), la individuazione dei carichi gravanti su ogni elemento di parete e la tipologia delle fondazioni.
Di fondamentale importanza è inoltre l analisi dei dettagli
costruttivi. In particolare va valutata:
137 a) qualità del collegamento tra pareti verticali;
b) qualità del collegamento tra orizzontamenti e pareti ed eventuale presenza di cordoli di piano o di altri dispositivi di collegamento;
c) esistenza di architravi strutturalmente effi cienti al di sopra delle aperture;
d) presenza di elementi strutturalmente effi cienti atti ad eliminare le spinte eventualmente presenti;
e) presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità;
f ) tipologia della muratura (a un paramento, a due o più paramenti, con o senza riempimento a sacco, con o senza collegamenti trasversali, etc.), e sue caratteristiche costruttive (eseguita in mattoni o in pietra, regolare, irregolare, etc.).
I materiali che compongono il monumento sono stati suddivisi in diverse classi che ne distinguono le caratteristiche fi sico- chimiche ed in altre sottocategorie: materiali lapidei, materiali metallici, materiali lignei. Tutte le strutture murarie verticali dell Eremo sono state costruite con la pietra calcarea della montagna su cui esso è ubicato e come malta è usata la pozzolanica. Il tipo di muratura è in blocchi di calcarenite di diverse dimensioni; i muri presentano spessori considerevoli (da 30 a 110 cm), come nella parte basamentale della Chiesa dove si supera il metro di spessore. La tipologia delle fondazioni che si ipotizza siano presenti è quella dei muri di fondazione, in blocchi di calcarenite. In alcuni casi le spesse
mura dell edifi cio poggiano direttamente sulla roccia, come nel caso del campanile e delle mura del prospetto nord.
Per quanto riguarda gli orizzontamenti, all interno dell edifi cio si sono riscontrati solai piani in acciaio e tavelle in laterizio, sicuramente in sostituzione di solai lignei prima presenti; è il caso della lunga sala dell ultimo livello, la cui visione è resa possibile dalla mancanza della volta in muratura del livello inferiore (nelle cantine) e dei solai dei locali della foresteria, visibili dall intradosso dei locali sottostanti (magazzini); i locali della sacrestia e della biblioteca, a questi adiacenti, presentano invece i solai lignei con l orditura principale interamente in legno formata da travi di dimensione 15x20 cm, tavolato superiore con spessore di 2,5 cm e pavimentazione in mattonelle di misura 20x20 maiolicate a motivi fl oreali.
La volta della Chiesa e della cripta sono invece in muratura, sono in buone condizioni e un piccolo passaggio in prossimità della scala che collega la Chiesa con le celle, permette di ispezionare l estradosso della volta della Chiesa che risulta interamente coperta da uno strato di cemento. Sono visibili degli archi di pietra con rinfi anchi che scandiscono la lunghezza della navata. In corrispondenza di questi archi è possibile vedere la capriata in legno e il resto del sistema di copertura che è stato totalmente ricostruito in precedenti lavori di recupero.
I puntoni sono incastrati nei muri perimetrali. Questo tipo di
struttura diff erisce sicuramente dal tipo di capriata originaria;
138 sono infatti visibili gli appoggi in pietra per le travi, ad
interasse di circa 60 centimetri, posti lungo i muri perimetrali e adesso non più utilizzati. Anche il locale della stalla posto accanto alla cripta è a volta a botte in muratura; dal locale sovrastante, privo di pavimentazione, è possibile vederne l estradosso ricoperto interamente con cemento lisciato grossolanamente. Le coperture dei tetti sono ad uno spiovente, tranne quello della Chiesa che presenta due falde. Tutte sono costituite da travi in legno, tavolato e manto di copertura in coppi siciliani. Solo la copertura della sala grande all ultimo livello è stata totalmente rifatta con delle vistose travature in cemento armato che scandiscono tutta la lunghezza della sala.
I locali della dispensa, del forno, della cucina, e del frantoio
presentano invece una pavimentazione in pietra in blocchi
lavorati a scalpello poggianti direttamente al suolo, mentre le
stalle hanno una pavimentazione in ciottoli di fi ume.
139
LIVELLO PIAZZALE_Sezione 1-1' a quota 1,50 m
140
LIVELLO SAGRATO_Sezione 2-2' a quota 4,30 m
141
LIVELLO FORESTERIA_Sezione 3-3' a quota 7,15 m
142
LIVELLO MAGAZZINI_Sezione 4-4' a quota 9,45 m
143
LIVELLO CONVENTO_Sezione 5-5' a quota 13,75 m
144
LIVELLO SALONE_Sezione 6-6' a quota 17,50 m
145
PROSPETTO NORD
146
Sezione vertiacale A-A'
147 Sezione vertiacale B-B'
Sezione vertiacale C-C'
148
Sezione verticale D-D' Sezione verticale E-E' Sezione verticale F-F'
149
110 cm 85 cm 70 cm 60 cm 50 cm 30 cm
Spessori dei muri
150
Tipologia solaio salone
Tipologia solaio celle e stalla
Tipologia solai biblioteca, sagrestia, uffi cio del parroco, coro
Tipologia coperture
Tipologia solaio_1 Tipologia solaio_2 Trave in legno di quercia 16x20 Trave in legno di quercia 20x25 Trave in c.a
Solai e coperture
1_Pavimentazione in cotto 2_Sottofondo di malta 3_Massetto
4_Guaina bituminosa 5_Tavolato
6_Trave in legno 15x20
7_Pavimentazione in cotto 8_Sottofondo di malta 9_Riempimento calce e detriti
10_Tavellone in laterizio 11_Profi lo IPE 120
Tipologia solaio_1 Tipologia solaio_2 Tipologia solaio_1
Tipologia solaio_2
Pavimento appoggiato sul terreno
151
5.4_Rilievo del quadro fessurativo e analisi dei degradi
Nelle costruzioni esistenti, durante il corso della loro vita, possono spesso intervenire varie cause che portano all alterazione dell equilibrio del complesso. Queste variazioni possono condurre a nuove confi gurazioni di equilibrio caratterizzate da una diversa distribuzione delle tensioni:
una volta superati i limiti intrinseci del materiale, infatti, si possono avere deformazioni e la nascita di lesioni. Da notare che le lesioni non necessariamente denotano una condizione di pericolo del manufatto, bensì il raggiungimento di una nuova confi gurazione d equilibrio che può essere altrettanto valida rispetto alla precedente.
Le cause più frequenti che possono portare a un dissesto sono:
• degrado delle proprietà meccaniche del materiale dovute all invecchiamento, agli agenti atmosferici, alla corrosione, alla fatica, ecc.;
• incremento dei carichi statici per sopraelevazioni o cambi di destinazione d uso;
• eff etti dinamici, come le azioni date da vento e sisma;
• cedimenti fondali.
I dissesti risultano quindi essere la manifestazione esterna
152 di un moto (in atto o cessato) che investe la costruzione e
costituiscono un elemento di vulnerabilità sismica aggiuntivo, in quanto il quadro fessurativo associato al dissesto può determinare un percorso preferenziale per le lesioni, e favorire, in caso di sisma, l attivazione di meccanismi di collasso specifi ci.
Lo studio delle fessure (forma, andamento, ampiezza della lesione), associato alla lettura critica del complesso architettonico dal punto di vista costruttivo e strutturale, consente di formulare delle ipotesi qualitative sulle cause che hanno generato il dissesto e pianifi care eventuali interventi di recupero.
A seguito dei lavori di restauro e consolidamento, eff ettuati tra la fi ne degli anni 80 e il 2000, oggi non sono rilevabili particolari casi di dissesti o lesioni. In quell occasione, ed in particolare con il progetto di recupero del 1987, vennero rilevate zone interessate da rigonfi amenti e umidità, lesioni alle volte, solai impraticabili, solai di copertura pericolanti, dissesti negli elementi verticali in muratura.
Allo stato attuale è possibile però fare un analisi dei degradi presenti nell edifi cio.
Le condizioni climatiche rigide del luogo, l esposizione a Nord ad un altitudine di quasi mille metri e la presenza di umidità hanno contribuito a creare il giusto habitat per la vegetazione spontanea che è presente in quasi tutta la fascia basamentale del complesso. La presenza di vegetazione può
essere riscontrata anche a quote più alte a causa dell azione del vento che trasporta impurità che si vanno a depositare fra i conci di pietra della facciata e che, a contatto con l umidità dell aria, favoriscono questo tipo di degrado.
La parete destra della Chiesa, a diretto contatto con la roccia della montagna, risulta essere soggetta a più fenomeni di degrado. Nello specifi co, le zone della parete maggiormente colpite sono quelle in prossimità dell ingresso, dalla zona basamentale fi no all altezza della volta. Si tratta soprattutto di effl orescenza (formazione superfi ciale di aspetto cristallino o pulverolento o fi lamentoso, generalmente di colore biancastro) ed esfoliazione (formazione di una o più porzioni laminari di spessore molto ridotto e subparallele tra loro, dette sfoglie), che interessano ampie zone degli intonaci interni.
Lo stesso tipo di fenomeno è riscontrabile in quasi tutte le altre pareti dell edifi cio che si trovano a diretto contatto con la montagna. Nelle pareti delle celle rivolte a nord tale fenomeno è invece riconducibile alla risalita delle acque piovani battenti sul manto di copertura della Chiesa e non adeguatamente smaltite dal pluviale. Sulle superfi ci interne è riscontrabile la presenza di macchie dovute, oltre che all infi ltrazione di acqua, soprattutto a cicli di bagnatura e asciugatura che provocano alterazioni cromatiche della superfi cie colpita.
Anche gli elementi lignei costituenti i solai e le coperture sono
soggetti a degrado causato dalle infi ltrazioni dell acqua, dovute
all'assenza di guaine protettive sotto il manto di copertura,
153
che ne hanno alterato le caratteristiche cromatiche e fi siche.
Foto 13_Effl orescenza ed esfoliazionenella parete a contatta con la montagna all'ingresso della Chiesa.
Foto 14_Effl orescenza ed esfoliazione rivolta a nord di una cella.
Foto 15_Degrado degli elementi lignei delle coperture.
13
14
15
154
5.5_Relazione geomorfologica della zona di studio
L area in esame ricade in prossimità del margine settentrionale del rilievo del Monte Quisquina (1159 m s.l.m.). I lineamenti morfologici che caratterizzano il territorio costituiscono il risultato di una morfo-struttura che si è originata in seguito agli intensi stress tettonici verifi catisi nella regione.
Per un vasto intorno il paesaggio si articola in rilievi rocciosi non sempre continui ma interrotti da discontinuità tettoniche che, talvolta, ne variano le sembianze morfologiche.
Infatti l evoluzione dei versanti, dovuta ad una dinamica di interazioni reciproche di fattori endogeni (tettonici) e fattori esogeni (climatici, idrogeologici, meccanici) ha impresso all ambiente un aspetto morfologico accentuato in cui predomina un tipo di modellamento maturo caratterizzato da affi oramenti prevalentemente carbonatici che si presentano piuttosto aspri con dirupi ora meno acclivi e livellati.
In particolare l area di progetto ricade nella parte medio alta di un versante piuttosto acclive che da quota 1024 m (tratto a monte del santuario) degrada, con linea di massima pendenza in direzione nord.
Sul pendio, ad eccezione di locali e circoscritti fenomeni di
155 degradazione superfi ciale del suolo, ad opera del ruscellamento
delle acque che asporta elementi di detrito, allo stato attuale, non si trovano fenomeni idro-geomorfologici tali da ipotizzare processi di evoluzione sintomatici di alterazioni degli attuali equilibri.
Il territorio su cui ricade l area di progetto si inquadra nella geologia dei monti Sicani i quali costituiscono un alto rilievo strutturale, oltre che morfologico, che si frappone tra la depressione di Caltanissetta ad oriente e il bacino del trapanese ad occidente.
Le formazioni che sotto l aspetto geologico caratterizzano il territorio appartengono a due diff erenti :
• calcari grigi con liste e noduli di selce: si tratta di una spessa formazione carbonatica che costituisce l ossatura dei maggiori rilievi dei Monti Sicani. In successione il complesso sedimentario si compone di banchi stratifi cati di calcare grigio con liste e noduli di selce, molto fratturati ed in alcuni punti addirittura brecciati;
• calcari marnosi bianco avorio fi ttamente stratifi cati, con frequenti intercalazioni marnose o argillo-marnose.
Al fi ne di acquisire una suffi ciente conoscenza della locale situazione litografi ca sono state eff ettuate delle indagini in situ nei primi anni 90 ad opera del geologo Dott. Raff aele Arnone.
La prospezione geofi sica, eseguita con il metodo dei Sondaggi Elettrici Verticali (S.E.V.) ha avuto lo scopo di integrare i dati di carattere stratigrafi co emersi nel corso del rilevamento
geologico di superfi cie e determinare la struttura e lo spessore dei terreni sub-superfi ciali che ricoprono le sottostanti formazioni litologiche. I rilievi geoelettrici hanno comportato l esecuzione di due sondaggi elettrici, dai quali sono state estrapolate le sezioni elettrostatiche.
Sono state eseguite due prove penetrometriche dinamiche continue di tipo DCPT mediante attrezzatura Sunda DL 030, con punta conica a perdere, angolo al vertice di 60° , diametro della punta 35.6 mm, massa battente da 30 kg e altezza di caduta libera di 20 cm. Alle varie profondità è stato determinato il valore della resistenza di rottura dinamica alla punta.
Dall esame congiunto dei risultati delle indagini si evince la seguente successione litostratigrafi ca:
• terreni di copertura: detrito associato ad una matrice terrosa;
• talcare grigio con liste e noduli di selce in banchi stratifi cati fi ttamente fratturati e degradati nei livelli superfi ciali.
Sotto il profi lo della caratterizzazione fi sico-meccanica i terreni riscontrati nella zona in questione si distinguono in:
• terreni incoerenti di copertura (detrito associato a
terreno vegetale): si tratta di livelli terrosi associati a elementi
clastici di natura prevalentemente calcarea che ricoprono
le formazioni litologiche in sito; la varietà granulometrica
degli elementi, associata alla loro caotica giacitura sui
156 terreni in posto, conferiscono al terreno un diverso grado di
addensamento e scarse condizioni di stabilità. Sono terreni di modeste capacità portanti, piuttosto comprimibili e quindi soggetti a cedimenti diff erenziali e quindi non utilizzabili come terreno di fondazione;
• rocce lapidee (calcari selcioso fratturato): rientra a far parte di questo gruppo la formazione carbonatica costituita da banchi di calcari selciosi; malgrado le numerose linee di discontinuità (fratture) di cui l ammasso roccioso è contrassegnato, trattasi di una roccia lapidea tenace con valori elevati di resistenza allo schiacciamento.
Sotto il profi lo geomeccanico il calcare assume comportamenti diff erenti a seconda dello stato di conservazione naturale del tessuto roccioso: l orizzonte superfi ciale, dello spessore di alcuni decimetri, essendo alterato e fortemente fratturato, assume proprietà tipiche delle rocce incoerenti (100kg/cm
2o 9.8N/m
2), mentre il sottostante substrato roccioso omogeneo e integro risulta di buona consistenza geomeccanica (400 kg/
cm
2o 39.2 N/m
2).
Considerato la particolare discontinuità degli strati rocciosi superfi ciali, in maniera prudenziale, possono essere adottati i seguenti parametri geotecnici:
• Peso dell unità di volume pari a 2.00-2.20 t/m
3;
• Angolo di attrito interno Φ>30° .
157
Foto 16_Planimetria con indicazione dei sondaggi eff ettuati
16
158
Foto 17_Sezione geologica
17
159
5.6_Modellazione e analisi della struttura
La modellazione e la verifi ca di una struttura storica in muratura costituiscono un problema complesso, dato dalla somma di più fattori, quali:
• la diffi coltà di considerare adeguatamente la geometria, i materiali e le condizioni di vincolo interno;
• le variabili introdotte dall evolversi delle vicende storiche attraverso le quali si è formata e trasformata la costruzione;
• la determinazione dei carichi applicati;
• la presenza di eventuali stati di danneggiamento, che infl uenzano ulteriormente il comportamento della struttura rendendo necessario l utilizzo di legami costitutivi che considerino il comportamento fortemente non lineare della muratura;
Tutti questi elementi devono essere attentamente valutati
nelle fasi precedenti alla modellazione, e possono essere
acquisiti soltanto mediante un approfondita conoscenza del
manufatto, che si acquisisce attraverso le indagini storiche,
il rilievo strutturale e tecnologico e, ove possibile, le indagini
diagnostiche.
160 Questo studio preliminare risulta quindi imprescindibile ai fi ni
di una corretta modellazione, ed è necessario al fi ne di stabilire quale parte della costruzione sia opportuno modellare, quale sia lo schema strutturale da adottare e quale il tipo di analisi (che a sua volta è condizionato sia dallo schema strutturale che dalle fi nalità dell analisi stessa).
Per la defi nizione dello schema strutturale è opportuno considerare i seguenti fattori: la geometria della struttura, l interazione tra questa e l ambiente, le fasi di costruzione e trasformazione, il danneggiamento. L analisi della geometria tridimensionale della struttura è fi nalizzata a individuare possibili simmetrie o direzioni signifi cative per il suo comportamento globale, in base alle quali questa può essere notevolmente semplifi cata, con eventuale riduzione dei suoi gradi di libertà. L individuazione delle fasi di costruzione e trasformazione (es.: annessioni di nuovi corpi di fabbrica, soprelevazioni, modifi che interne con demolizioni parziali e ricostruzioni) è fondamentale e consente una più corretta defi nizione dei vincoli nel modello. Il riconoscimento dei dissesti presenti nella struttura, attraverso il rilievo del quadro fessurativo e delle deformazioni, è un fattore decisivo per la scelta delle strategie di modellazione e di analisi di una costruzione in muratura. Nel caso di stati lesionativi importanti, questi dovranno essere considerati nel modello e, in alcuni casi, la presenza di un meccanismo di dissesto chiaramente riconoscibile, può portare a identifi care il comportamento
della costruzione e consentire una modellazione locale di dettaglio.
La complessità delle costruzioni in muratura ha fatto sì che si ricorresse al metodo di modellazione degli elementi fi niti, poiché permetteva di modellare la risposta di geometrie complesse, in condizioni di massima generalità nei vincoli e nei carichi.
E' risultato conveniente schematizzare la struttura come costituita da elementi bidimensionali e monodimensionali:
i primi per simulare adeguatamente il comportamento di murature e volte, i secondi per le travi e i travetti dei solai lignei presenti.
L edifi cio è stato pertanto modellato interamente con il programma di calcolo Sap2000 v.19.
Le strutture in elevazione in muratura sono state modellate come shell assumendo come valori di spessore quelli desunti dal rilievo geometrico. Ciascuno shell è stato diviso attraverso una meshatura quadrangolare cercando di ricorrere a elementi quadrati di dimensioni non superiori ai 50 cm di lato.
Sempre tramite elementi shell sono state modellate le superfi ci curve delle volte della Chiesa, della Cripta, della stalla e del granaio e del catino absidale che sovrasta l altare maggiore.
I solai, sia quelli lignei che quelli costituiti da travetti in acciaio
e tavelle, e le travi in c.a. della copertura del locale salone, sono
invece stati modellati con elementi frame opportunamente
vincolati alle pareti.
161 Una volta defi niti i materiali e le sezioni sono stati assegnati
i carichi a tutti gli elementi strutturali che compongono il modello di calcolo.
Agli elementi shell sono stati assegnati i carichi come “carichi uniformi su shell” mentre agli elementi frame sono stati assegnati come carico distribuito valutato in base alla loro area di infl uenza.
Per la valutazione delle sollecitazioni sono state individuate e defi nite delle “section cut” in corrispondenza dell attacco dei solai e e delle variazioni di spessore del maschio murario.
Per le travi di accoppiamento invece le section cut sono state
assegnate in modo da ottenere le sollecitazioni alle estremità
e in mezzeria dell elemento considerato.
162
Vista tridimensionale dellìedifi cio modellato con il software di calcolo SAP2000 v.19.
163
5.7_Defi nizione del livello di conoscenza
Ai fi ni della stima del valore di resistenza degli elementi portanti che compongono il fabbricato si è proceduto a una valutazione della caratterizzazione meccanica del materiale, attraverso la defi nizione di un livello di conoscenza e, quindi, di un fattore di confi denza.
La conoscenza della costruzione in muratura oggetto della verifi ca è di fondamentale importanza ai fi ni di un adeguata analisi e può essere conseguita con diversi livelli di approfondimento, in funzione dell accuratezza delle operazioni di rilievo, dell analisi storica e delle eventuali indagini sperimentali. Nel caso in esame non è stato possibile eff ettuare delle indagini basate su rilievi di tipo visivo.
L esame della qualità muraria e l eventuale valutazione sperimentale delle caratteristiche meccaniche sono molto importanti, in quanto avrebbero come fi nalità principale quella di stabilire se la muratura in esame sia capace di un comportamento strutturale idoneo a sostenere le azioni statiche e dinamiche prevedibili per l edifi cio in oggetto.
Con riferimento al livello di conoscenza acquisito, si possono
defi nire i valori medi dei parametri meccanici e i fattori di
164 confi denza secondo quanto segue:
• il livello di conoscenza LC3 si intende raggiunto quando siano stati eff ettuati il rilievo geometrico, verifi che in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi, indagini in situ esaustive sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confi denza è FC = 1;
• il livello di conoscenza LC2 si intende raggiunto quando siano stati eff ettuati il rilievo geometrico, verifi che in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi ed indagini in situ estese sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confi denza è FC = 1,2;
• il livello di conoscenza LC1 si intende raggiunto quando siano stati eff ettuati il rilievo geometrico, verifi che in situ limitate sui dettagli costruttivi ed indagini in situ limitate sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confi denza è FC = 1,35.
La relazione tra livelli di conoscenza e fattori di confi denza è sintetizzata nella Tabella C8A.1.1. Nel caso in oggetto si è scelto di adottare per le verifi che un fattore di confi denza pari a 1,20, associato al livello di conoscenza LC 2 dovuto alla mancanza di prove in situ più approfondite che non è stato possibile eseguire.
TABELLA C8A.1.1 Livelli di conoscenza in funzione dell informazione disponibile e conseguenti valori dei fattori di confi denza per edifi ci in muratura
165
5.8_Valutazione dei valori di resistenza
Elementi in muratura
La muratura, come noto, è caratterizzata da una notevole varietà di tecniche costruttive e materiali impiegati, e questo ne rende spesso problematico l inquadramento in tipologie precostituite. Nel caso in esame, non avendo avuto modo di eff ettuare saggi e specifi che prove sulle murature, si è fatto riferimento alle tabelle proposte dalla Circolare Ministeriale.
Il riconoscimento della tipologia muraria è stato così condotto attraverso il rilievo dei dettagli costruttivi, come indicato in circolare al paragrafo C8A.2. della Circolare.
Nella Tabella C8A.2.1 sono indicati i valori di riferimento dei parametri meccanici (minimi e massimi) e peso specifi co medio per diverse tipologie di muratura, riferiti alle seguenti condizioni: malta di caratteristiche scarse, assenza di ricorsi (listature), paramenti semplicemente accostati o mal collegati, muratura non consolidata, tessitura (nel caso di elementi regolari) a regola d arte. I parametri riportati in tabella sono:
• f
m= resistenza media a compressione della muratura;
• τ
0= resistenza media a taglio della muratura;
• E = valore medio del modulo di elasticità normale;
166
• G = modulo di elasticità tangenziale;
• W = peso specifi co medio della muratura.
Nel caso in cui la muratura presenti delle caratteristiche migliori o peggiori rispetto a quanto esposto sopra si fa riferimento alla tabella C8A.2.2 dove sono riportati i coeffi cienti correttivi da applicare in caso di malta di buone caratteristiche, giunti sottili, ricorsi o listature, connessioni trasversali, o nucleo interno particolarmente scandente o ampio. I valori a cui fare riferimento (minimi, medi o massimi) dipendono dal livello di conoscenza acquisito.
I valori di resistenza e dei moduli elastici considerati sono riportati nella seguente tabella:
Tipologia f
m[kN/m
2]
τ
0[kN/m
2]
E [kN/m
2]
G [kN/m
2]
W [kN/m
3]
M 1
min1400 28 900000 300000
16
M 1
MAX2400 42 1260000 420000
M 1
med1900 35 1080000 360000
Elementi lignei
Basandosi su quanto riportato nelle relazioni dell architetto La Mendola, che si occupò del restauro dell edifi cio dalla fi ne degli anni ottanta, gli elementi lignei costituenti le strutture portanti dei solai piani e delle coperture sono in quercia, e quindi questa è stata la specie arborea considerata.
Sono stati assunti i valori di resistenza e di rigidezza forniti dalla norma UNI 11035.
fl essione f
m,k42000 kN/m
2trazione parallela f
t0,k25000 kN/m
2trazione perpendicolare f
t90,k600 kN/m
2compressione parallela f
c0,k27000 kN/m
2compressione perpendicolare f
c90,k11000 kN/m
2taglio f
v,k4000 kN/m
2modulo elastico parallelo medio E
0,mean12000000 kN/m
2modulo elastico parallelo
caratteristico E
0,0510100000 kN/m
2modulo elastico perpendicolare
medio E
90,mean80000 kN/m
2modulo di taglio G
mean75000 kN/m
2massa volumica caratteristica ρ
k7,448 kN/m
3massa volumica media ρ
mean8,085 kN/m
3TABELLA C8A.2.1 Valori di riferimento dei parametri meccanici (minimi e massimi) e peso specifi co medio per diverse tipologie di muratura.
