Analisi della risposta sismica degli aggregati storici

Introduzione 
 
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INTRODUZIONE 
 
Il conseguimento della sicurezza sismica, ma prima ancora l’adeguamento di 
quegli ambienti agli standard di vita moderni, è un compito che se svolto senza la 
consapevolezza del valore e della natura dell’ambiente su cui si opera può 
produrre guasti irreparabili. 
La prima reazione dopo una catastrofe come quella che sconvolge territorio e 
famiglie è l’esigenza di sicurezza, tema, d’altronde, che costituisce il criterio di 
base nella formulazione delle normative sismiche. Tuttavia un’altra esigenza  
oggi appare indilazionabile: è quella della conservazione della memoria storica 
dei nostri centri urbani. 
I centri storici italiani, come per tutta Europa, hanno una storia lunga. Derivano 
da antichi impianti, spesso di epoca romana, hanno subito le ristrutturazioni 
medievali e le trasformazioni del Rinascimento e della Controriforma, hanno 
acquistato un tocco borghese nell’Ottocento. La tecnologia comune è quella 
muraria ma ciò che differenzia quel modo di costruire dagli usi di oggi è la 
caratteristica “popolare” dell’arte edificatoria di allora, contro il fondamento 
“colto” della tecnica moderna. 
L’analisi “personalizzata” di un centro storico prende le mosse dallo studio della 
sismicità locale. Esiste la zonazione sismica ufficiale che assegna il grado di 
sismicità a ciascun comune del territorio nazionale, ma com’è noto questa non 
può che raccogliere dentro grandi medie statistiche le informazioni storiche e i 
dati geografici disponibili. 
Le tecniche costruttive, come si è già detto, sono patrimonio culturale di ogni 
epoca e di ogni comunità, la omogeneità costruttiva conduce alla omogeneità di 
reazione all’evento sismico, In sostanza, in termini matematici, un edificio 
esistente può essere visto come un campione di un insieme stocastico. 
Dall’analisi della morfologia urbana si scende allo studio della effettiva 
consistenza degli elementi costruttivi e dei sistemi di assemblaggio strutturale. Le 
murature sono spesso caratterizzate dal tipo di pietra che le cave locali 
forniscono. La roccia sedimentaria che si sfalda per piani paralleli dà luogo a muri 
in pietra simili a quelli di mattoni, altro tipo di roccia fornisce scaglie lenticolari, 
frequentissimo è l’uso di ciottoli di torrente interni o spaccati.  
Le regole fondamentali per la costruzione del muro, riguardano sostanzialmente 
la posa delle pietre, un muro costruito in conformità a queste regole veniva detto 
“eseguito a regola d’arte”. La “regola d’arte” è quindi il complesso di regole che 
governa l’esecuzione dell’opera, che ne condiziona il buon esito contro le azioni 
esterne. L’aderenza alla “regola d’arte” corrisponde al moderno soddisfacimento 
dei dettagli costruttivi previsti dalle norme. Tale definizione è in realtà un dato di 
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Introduzione 
 
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esperienza: essa discende dalla individuazione delle caratteristiche comuni alle 
murature esistenti come frutto di una cultura popolare non ancora codificata, 
selezionando quella che avevano dimostrato un utile comportamento 
meccanico. 
Le caratteristiche meccaniche di un muro eseguito a “regola d’arte” è quella di 
arrivare al collasso attraverso la realizzazione di cinematismi che comportano la 
formazione di cerniere cilindriche, mentre le porzioni comprese tra le fessure 
offrono un comportamento tipo monolitico. 
Un “meccanismo di collasso” di tal tipo, descrivibile in prima approssimazione 
come una catena cinematica, consente talvolta una modellazione matematica 
che consente una semplificata previsione del suo formarsi e suggerisce il mezzo 
per evitarlo. La minor qualità del muro, il suo discostarsi dalla “regola d’arte” gli 
togli tale caratteristica.  
E’ interessante osservare che i rilievi eseguiti in varie parti d’Italia mostrano 
murature tutt’altro che eseguite  a “regola d’arte”. La perfezione nella posa delle 
pietre, gloria di tanti monumenti di durata millenaria, non è molto frequente 
nell’edilizia storica. 
Attraverso un modello del comportamento strutturale anche solo qualitativo, si 
può formulare una diagnosi attendibile sulla risposta del manufatto alle azioni 
sismiche. L’individuazione degli ipotetici meccanismi di collasso consente inoltre 
di evidenziare gli elementi di debolezza della fabbrica e di guidare gli interventi di 
consolidamento per correggere le carenze strutturali nel rispetto dell’organismo 
resistente originario. Tuttavia per una valutazione più accurata e anche 
quantitativa della prestazione sismica di tali edifici occorre disporre di modelli 
tridimensionali globali, capaci di modellare tutti gli elementi resistenti della 
fabbrica e le loro mutue interazioni, modellando contemporaneamente il 
comportamento nel piano e fuori piano della muratura [1]. 
Questo lavoro vuole indagare questi aspetti comportamentali degli aggregati dei 
centri storici, prima analizzando le risposte che si ottengono da prototipi che 
assumono tutte le caratteristiche di un aggregato urbano, facendo variare in loro 
i parametri che più li caratterizzano, dopo analizzando un caso reale. 
Per quanto riguarda lo studio dei prototipi, inizialmente sarà un confronto con 
dei risultati già ottenuti  da un report [38], dopo di che verranno indagati gli stessi 
prototipi cambiando le caratteristiche che li caratterizzano, come la differenza 
d’altezza tra le varie cellule che li compongono. 
Verrà fatto un studio in dettaglio dei moduli base, caratterizzante questi prototipi, 
adottando diversi tipi di modellazione tra cui quella agli elementi finiti, mentre 
per tutte le altre indagini verranno  effettuate modellazioni con macro elementi 
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Introduzione 
 
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utilizzando prevalentemente il 3DMacro® all’interno del quale è implementato un 
macroelemento bi-dimensionale sviluppato presso l’Università di Catania. 
Successivamente  verranno fatte delle analisi dinamiche lineari su interfaccia 
Sap2000 per ottenere dei risultati in termini di accelerazioni. 
Per quel che riguarda l’applicazione su un caso reale, verrà scelto un tipico 
aggregato della Ragusa “ricostruita” ovvero Ragusa Ibla, ricostruita dopo il 
terremoto del 1693 che la distrusse. 
In particolare di Ragusa Ibla verrà analizzato, mediante modellazione  e indagato 
mediante analisi push-over nelle varie  direzioni, un aggregato sito a piazza 
Duomo,  lo studio si concentrerà sul confronto delle risposte che le singole cellule, 
o unità strutturali,  daranno se indagate singolarmente o all’interno 
dell’aggregato, per cercare di capire se l’interazione tra varie unità strutturali 
all’interno dell’aggregato dia un beneficio o meno in termini di vulnerabilità 
sismica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      
 
 
 
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Caratteristiche 
morfologiche e meccaniche 
degli aggregati
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Capitolo 3                                                                                                            - 44
 
3.1 CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA DEGLI 
AGGREGATI 
 
Gli aggregati edilizi costituiscono il tessuto della città storica; in generale, 
possiamo dire che tale tessuto è costituito da edilizia muraria, ma sono rari i casi 
in cui alterazioni costruttive più o meno estese più o meno capillari conducono a 
situazioni caratterizzate anche da una sostanziale differenza costruttiva riguardo 
a tecniche e a comportamento strutturale. 
Una seconda osservazione sul tessuto edilizio è che esso è costituito per la 
stragrande maggioranza da edifici residenziali, ma le aggregazioni possono 
contenere anche edifici a tipologia specialistica e questi possono porre problemi 
anche sostanzialmente diversi, anche se non sempre più complicati, sia per 
dimensione che per importanza. 
La riflessione sulle peculiarità generalizzabili dell’aggregato edilizio e sulle 
influenze che queste hanno sulla vulnerabilità sismica d’assieme serve per 
formulare una classificazione tipologica degli aggregati, che non è pensata per la 
realizzazione di “schede”, ma come strumento metodologico che consenta di 
acquisire una dimestichezza con problematiche più generali di quelle riscontrabili 
nel singolo edificio. Attraverso l’esame di tali parametri e delle reciproche 
correlazioni si può pensare di dare una classificazione tipologica, individuando la 
caratteristiche generali che li contraddistinguono, e di elencare i fattori di 
vulnerabilità sismica, le caratteristiche da tenere in considerazione sono: 
 
 aggregazione semplice e/o complessa; 
 caratteristiche tipologiche; 
 irregolarità altimetrica; 
 irregolarità planimetrica:  
 morfologia del terreno 
 sostituzioni di edifici. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
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Caratteristiche morfologiche e meccaniche degli aggregati 
 
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3.1.1 AGGREGAZIONE SEMPLICE E/0 COMPLESA 
 
Poiché la proposta di classificazione si basa su una descrizione sintetica di 
caratteristiche generali della aggregazione, il parametro a cui si attribuisce un 
ruolo prevalente è una distinzione preliminare tra aggregazioni “semplici” e 
aggregazioni “complesse”. 
La prima categoria potrebbe contenere quei brani di tessuto che possiamo 
definire regolari, ovvero pianificati ovvero non stratificati secondo direttrici 
lineari: gli edifici si evolvono, accostandosi uno all’altro dando origine a schiere, 
spesso cortine di percorsi stradali (Fig.3.1). Le situazioni, poi, possono anche 
complicarsi dalla successione delle fasi edificatorie di una schiera, partendo da 
edifici isolati, a successivi addossamenti, intasamenti di spazi lasciati liberi o 
demolizioni o crolli di edifici intermedi, ed eventuali riedificazioni. 
 
   
 
Fig 3.1. Esempio di schiera sorta lungo un pendio 
 
La seconda categoria contiene invece i tessuti edilizi frutto di complesse fasi di 
trasformazione/evoluzione che risultano di più complessa lettura (Fig. 3.2), come 
edificio complesso si identifica un aggregazione edilizia risultante da una genesi 
articolata, in cui non si seguono andamenti prevalenti ma si accostano in ogni 
direzione (Fig. 3.3) dovuta a molteplici fattori quali il cambio di materiali, le 
mutazioni di destinazione d’uso, l’avvicendarsi dei proprietari e la lontananza fra 
i tempi di costruzione. 
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Capitolo 3                                                                                                            - 46 
 
Fig .3. 2   Esempio di aggregazione a blocco                                                                                                     
 
È chiaro che la complessità a cui ci si riferisce deve essere facilmente valutabile a 
priori, mediante, ad esempio, la forma planimetrica ed altimetrica, introducendo, 
come fa la norma sismica per l’edificio, degli indicatori sintetici che devono essere 
rispettati. 
Le difficoltà di interpretazione dello schema strutturale di tali edifici, ai fini di 
un’analisi di vulnerabilità, evidenziano la scarsa chiarezza del problema da punto 
di vista tecnico, concettuale e culturale. I fattori che complicano la struttura, 
possono essere gli sfalsamenti dei solai, la presenza di logge, l’irregolarità 
distributive. Più è complesso l’edificio, più si moltiplicano le anomalie, più sarà 
difficoltosa la determinazione della loro vulnerabilità.  
 
 
Fig. 3.3: differenze di “complessità” in aggregati di un centro storico: 
 a sinistra il tessuto derivato dall’impianto romano; a destra l’espansione extra moenia del borgo. 
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Caratteristiche morfologiche e meccaniche degli aggregati 
 
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I meccanismi evolutivi possono interessare anche progressioni verticali (fig 3.4). 
Questo è particolarmente importante in q u a n t o l e i r r e g o larità altimetri 
determinano irregolarità nella distribuzione di masse e rigidezza, ma anche nelle 
tecniche costruttive. Non è rara, infatti, la sopraelevazione di strutture in 
murature ad esempio con elementi in c.a.. In tal caso, oltre la mancanza di 
continuità costruttiva, si evidenzia una potenziale vulnerabilità nell’ancoraggio 
della nuova struttura alla precedente. 
 
 
 
Fig .3. 4   Esempio di evoluzione verticale 
 
 
Quando i meccanismi evolutivi interessano le progressioni verticali una 
conseguenza del tutto inevitabile, tra gli edifici facente parte di un aggregato, è lo 
sfalsamento dei solai contigui, la lettura di essa può fornire indicazioni sia per 
ricercare possibili fonti di danno in rapporto ai carichi verticali e sismici, sia per 
affinare l’interpretazione dei meccanismi di aggregazione. 
 
 
3.1.2 CARATTERISTICE TIPOLOGICHE DEGLI EDIFICI 
COMPONENTI 
 
In sostanza si tratta di evidenziare se all’interno della aggregazione sono presenti 
o meno edifici “speciali” ovvero a destinazione non residenziale. Tale 
informazione evidenzia la eventuale presenza di strutture con dimensioni non 
usuali rispetto a quelle delle cellule abitative, quali chiese, palazzi, capannoni, 
ecc. La presenza di edifici che presentano dimensioni, configurazioni e  a volte  
tecniche differenziate deve essere tenuta in considerazione individuando come 
questi possono influire nei confronti degli edifici contermini. Nei due casi delle 
figure 3.5 e 3.6 seguenti, la posizione della chiesa all’interno dell’aggregato gioca 
ruoli differenti.  Nel primo caso la chiesa si trova all’interno dell’isolato con le 
pareti di confine  ad eccezione della parete di facciata addossate alle cellule 
murarie delle case.  Nel secondo caso, la chiesa è posta a testata dell’isolato ed in 
questo modo ne risulta quasi separata, insistendo solo con la sua parete di fondo 
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Capitolo 3                                                                                                            - 48
verso le unità abitative. Nella figura 3.7 è illustrato un caso in cui l’aggregato è 
interamente costituito da edifici specialistici. 
 
 
 
Fig.3.5 Siracusa, Ortigia. Quartiere della Giudecca, isolato che contiene la chiesa di San Giovannello 
 
 
 
Fig.3.6 Siracusa, Ortigia. Quartiere della Giudecca, isolato che contiene la chiesa di San Filippo (rilievo da G. Scalora) 
 
 
Fig.3.7 Napoli, centro antico; l’isolato è composto da palazzi e chiese aggregati. 
 
 
 
3.1.3 IRREGOLARITA’ ALTIMETRICA 
 
Si tratta di evidenziare le altezze assolute ma soprattutto le altezze relative tra gli 
edifici contermini al fine di evidenziare le pareti esposte non solo sui fronti strada 
ma all’interno dei volumi edificati. La presenza di scalettature sommitali (altezza 
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Caratteristiche morfologiche e meccaniche degli aggregati 
 
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relativa tra gli edifici contermini) deve essere considerata una precarietà poiché 
aumenta il numero di pareti esposte all’interno dell’aggregato. La maggiore 
vulnerabilità di edifici murari che presentano notevole altezza è legata alla 
maggiore snellezza complessiva delle pareti. 
 
 
 
Fig. 3.8 Siracusa, Ortigia. Quartiere della Giudecca, fronte strada dell’isolato di San Filippo (rilievo da G. Scalora) 
 
 
 
    
Fig. 3.9 Catania, via Vittorio Emanuele II.                                                Fig. 3.10 Schema del meccanismo di danno 
                      Scalettatura del fronte strada                                                                        dei timpani murari isolati 
     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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