Vulnerabilità e miglioramento sismico di edifici in aggregato: Il caso studio di Piazza della Prefettura a L'Aquila
Creators: name: D'Ambra, Claudio
Publisher: name: Università degli Studi di Napoli Federico II
Year: 2011

description: Lo sciame sismico che ha interessato la Regione Abruzzo nell’ aprile del 2009, provocando un danno esteso a buona parte dei centri urbani del “cratere”, ha drammaticamente messo in evidenza la necessità di affrontare gli interventi di recupero, rafforzamento e miglioramento sismico dell’edilizia in aggregato, secondo una metodologia specifica ed appropriata al caso.
La normativa tecnica appena entrata in vigore recepisce gli indirizzi degli eurocodici, fa propria l’esperienza maturata in seguito al sisma dell’Umbria e Marche e introduce importanti novità per quanto riguarda l’edilizia storica in muratura. In particolare propone un approccio metodologico per l’analisi delle strutture esistenti che costituisce un’ottima guida.
La norma introduce innovazioni rilevanti non solo in merito alle modalità di verifica (l’approccio al calcolo secondo il metodo semiprobabilistico agli Stati Limite era già previsto e applicato anche in passato, anche se non ne era prescritto l’obbligo), quanto piuttosto alle tipologie d’intervento.
Si prende atto che l’analisi strutturale deve essere finalizzata alla comprensione del naturale comportamento delle costruzioni, per indirizzare l’opera di consolidamento verso metodologie d’intervento volte alla conservazione dei caratteri costruttivi.
Nonostante i notevoli progressi della nuova normativa tecnica, mutuati grazie all’esperienza di questi drammatici eventi, per quanto concerne l’edilizia in aggregato si riscontrano ancora delle problematiche complesse di difficile risoluzione non menzionati nelle suddette norme tecniche.
In primo luogo la disomogeneità nelle strutture portanti in muratura, quale risultato del processo di “crescita” ed “assemblaggio” nel tempo. A questo si accompagna la compresenza di diversi materiali, spesso con caratteristiche di rigidezza e resistenza molto difformi tra loro: è il caso, ad esempio, di interventi recenti che hanno visto la realizzazione di elementi strutturali in cemento armato su edifici preesistenti in muratura. Ricorrono inoltre alterazioni strutturali incongrue, come porzioni realizzate in epoche diverse (ampliamenti, sopraelevazioni, ecc.), le quali sono a volte strutturalmente collegate alle strutture preesistenti, altre volte parzialmente separate attraverso giunti strutturali o pareti doppie in aderenza. Gli interventi recenti di riattazione o ristrutturazione hanno spesso comportato l’inserimento di cordoli o intonaci armati ed altri elementi che, pur non modificando le volumetrie, hanno tuttavia influito sul comportamento strutturale dell’edificio nel suo complesso o su porzioni di esso. Tali fattori determinano due livelli di difficoltà. In primo luogo l’individuazione dell’aggregato stesso in quanto frutto di un processo di “assemblaggio” di più unità strutturali interagenti tra loro, in secondo luogo la conoscenza corretta ed univoca del sistema strutturale che lo compone. Per rispondere a queste problematiche è stato creato un Gruppo di Lavoro misto per le attività di valutazione della sicurezza sismica e delle strategie di intervento sul patrimonio murario dei Centri Storici, composto da Funzione 1 del Dipartimento della Protezione Civile, consorzio Reluis (G. Manfredi, C. Modena) e dal vice-comissario per il patrimonio culturale.
Il Gruppo di Lavoro denominato “Centri Storici” si è posto quindi, come compito, l’esecuzione di studi-pilota di fattibilità per le attività di rilievo e di intervento su aggregati strutturali nell’ambito dei centri storici, la predisposizione di progetti di interventi-pilota per la realizzazione di piani particolareggiati di recupero nell’ambito dei centri storici e l’analisi delle attività di monitoraggio su beni culturali, con il fine ultimo dell’elaborazione di Linee Guida per la ricostruzione.
Per lo studio pilota sono stati scelti due aggregati in modo da ritrovare tutte le problematiche e le peculiarità del centro storico aquilano e che al tempo stesso fossero anche simbolicamente riconoscibili come rappresentativi de L’Aquila. I due aggregati edilizi, contraddistinti dalle lettere A e B, sono situati nelle vicinanze di quello che è il cuore della città, Piazza del Duomo, con le due importanti chiese, San Massimo e Santa Maria del Suffragio, ed è prospiciente ad un altro importante edificio, il Palazzo della Prefettura che dà il nome alla piazza e allo stesso Consorzio. Per entrambi gli aggregati sono stati condotti in parallelo dalle Università di Napoli e Padova le medesime indagini e verifiche che hanno permesso di giungere a risultati del tutto equivalenti, per tale motivo in questo lavoro di tesi viene riportato esclusivamente il lavoro di studio effettuato per l’aggregato B.
La preliminare conoscenza ed interpretazione del comportamento strutturale è di fondamentale importanza per la messa a punto del progetto di intervento. Un progetto di rafforzamento locale, ripristino o di miglioramento non può essere maturato, né tantomeno calcolato, se non siano stati preliminarmente conosciuti nel dettaglio tutti gli elementi che ne compongono la struttura, in modo da poter quantificare con ragionevole sicurezza l’effettivo grado di miglioramento conseguito. Tale obiettivo viene perseguito attraverso la descrizione di uno specifico metodo di analisi, attraverso valutazioni sulle tecniche di rilievo e calcolo strutturale, nonché attraverso la messa in luce di problematiche ricorrenti in edifici in aggregato.
La metodologia parte da una prima fase conoscitiva che si è articolata in due operazioni fondamentali finalizzate ad indagare l’oggetto dello studio dal punto di vista della sua realtà materiale e da quello della sua storia intesa come susseguirsi di modifiche avvenute. Tali operazioni, indirizzate a estrapolare dati significativi per un giudizio sull’ efficienza strutturale e sulla risposta sismica, sono state effettuate utilizzando modalità conoscitive di base (rilievo e analisi storico-critica dei manufatti) ma con una stringente finalizzazione meccanica. In questa fase, si sono acquisite le informazioni necessarie alla conoscenza approfondita dell’aggregato attraverso l’analisi della sua configurazione d’assieme e della tecnica costruttiva che lo caratterizza.
In particolare tale fase conoscitiva si è articolata su differenti fronti di analisi relativi:
- alla formazione ed evoluzione dell’aggregato;
- alla morfologia del sito nonché al contesto ambientale in cui esso è sito;
- alla tipologia strutturale e alla tecnica costruttiva locale impiegata.
Ci si è avvalsi, inoltre, della documentazione storica che è stato possibile recuperare per formulare delle ipotesi il più possibile corrette sulla nascita ed evoluzione dell’aggregato. A questa fase conoscitiva è stata poi affiancato un rilievo critico del danno subito in seguito al sisma, che correlato con l’analisi delle strutture, fornisce importanti nozioni sulla vulnerabilità e sul comportamento globale dell’aggregato.
Il primo obiettivo è stato, quindi, quello di individuare la metodologia più appropriata per l’analisi dell’aggregato oggetto di studio, in modo da avere una conoscenza appropriata della sue caratteristiche strutturali e di vulnerabilità. Terminata la fase di rilievo, si è proceduto con l’analisi delle strutture portanti per la definizione del progetto di miglioramento sismico dei paramenti murari, con l’eliminazione di quelle che sono emerse come maggiori vulnerabilità.
La scelta del tipo di analisi sismica e del criterio di modellazione della struttura è strettamente connessa da un lato alla tipologia strutturale, dall’altro al tipo di intervento progettuale. L’adozione di modelli di calcolo di dettaglio per la valutazione della risposta globale (ad esempio approccio di modellazione ad elementi finiti o quello a telaio equivalente) risulta in generale applicabile esclusivamente ad aggregati di limitata estensione, per i quali risulti accettabile l’onere conseguente associato alla fase conoscitiva, oppure al caso di singole unità, quando sia possibile stimare ragionevolmente l’effetto equivalente associato all’interazione con le unità adiacenti. Di norma, in alternativa, nel caso in cui non sia possibile acquisire i dati necessari per sostanziare modelli più accurati (il cui uso quindi risulterebbe inficiato dal grado di incertezza associato ai parametri impiegati od alle ipotesi assunte), risulta preferibile l’adozione di modelli semplificati. Viceversa anche l’applicazione di modelli per l’analisi di meccanismi locali (secondo l’approccio cinematico per macroelementi) è subordinata ad una valutazione qualitativa circa il sistema di ripartizione dei carichi in base a fattori, quali ad esempio l’orditura e deformabilità dei solai, la rigidezza delle pareti verticali, la qualità delle connessioni.
La possibilità di elaborare modelli complessivi è comunque limitata dalla dimensione e complessità dell’aggregato, mentre l’elaborazione di modelli parziali o le analisi di singoli elementi (secondo l’approccio cinematico per macroelementi) sono subordinati ad una valutazione qualitativa circa il sistema di ripartizione dei carichi in base a fattori, quali ad esempio l’orditura e deformabilità dei solai, la rigidezza delle pareti verticali, la qualità delle connessioni. Ne consegue che prima di elaborare il progetto di miglioramento e conservazione e scegliere il sistema di verifica strutturale devono essere svolte alcune valutazioni qualitative sulle caratteristiche tecnologico costruttive e sull’identificazione delle vulnerabilità specifiche dell’edificio oggetto di studio. Tale analisi, deve partire innanzitutto dall’osservazione del sistema costruttivo al fine di valutarne la qualità meccanica in relazione al comportamento statico e sismico. L’analisi preliminare qualitativa sulle vulnerabilità locali e globali, nonché sul grado di risposta sismica di un aggregato, o sua porzione, deve essere inoltre validata dai risultati del rilievo del danno occorso.
Per quanto concerne gli interventi di ricostruzione, seguendo le indicazioni emerse dalla fase conoscitiva, e dall’interpretazione dei risultati ottenuti dalle analisi, è stato possibile scegliere l’intervento più consono al tipo di carenza strutturale individuata.