Stima della vulnerabilità sismica di edifici in struttura mista muratura-calcestruzzo armato

Introduzione  
La recente rivoluzione normativa in ambito sismico ha determinato una 
rivoluzione metodologica, senza precedenti nel nostro paese, che ha 
suscitato non poche perplessità e problematiche soprattutto in ambito 
professionale. Tuttavia tale rivoluzione normativa, anche se non ancora 
efficace, ha avuto il pregio di mettere in seria discussione la 
problematica del rischio sismico per anni ampiamente sottovalutata. 
Nel più specialistico ambito della ricerca, nell’ultimo decennio ci si è 
spinti sempre di più verso lo sviluppo di modellazioni complesse e 
onerose ma sempre meno robuste e numericamente affidabili e sempre 
meno adatte al più vasto e incisivo ambito professionale. E’ ben noto che 
in molti casi i risultati di modellazioni complesse vengono verificati 
sulla base di schematizzazioni semplici ed intuitive piuttosto che il 
viceversa. 
La ricerca che è stata svolta nell’ambito della presente tesi è 
inquadrata nel più vasto tema di ricerca che riguarda i metodi di 
modellazione per lo studio della vulnerabilità sismica degli edifici 
esistenti. In tale ambito negli ultimi anni sono state sviluppate 
numerose ricerche relative alla definizione di modelli di predizione della 
risposta sia di edifici in calcestruzzo armato che degli edifici in 
muratura. Tuttavia poca attenzione è stata rivolta allo studio della 
vulnerabilità sismica di edifici in struttura mista muratura calcestruzzo 
armato e alla definizione di   metodologie di analisi per effettuare tali 
studi.  
In questa lavoro si affronta lo studio della vulnerabilità sismica dei 
sistemi misti muratura-c.a. utilizzati in Italia per la ricostruzione delle
VI Introduzione 
aree colpite dal terremoto di Messina e Reggio Calabria del 1908. Le 
indagini necessarie per sviluppare le verifiche strutturali di un’ampia 
popolazione di edifici potrebbero essere notevolmente ridotte se si 
potessero individuare delle “classi” di strutture accomunate dal 
medesimo sistema costruttivo e da rilevanti similitudini strutturali. In 
questo caso si potrebbe infatti approfondire lo studio analitico e 
sperimentale di alcuni significativi casi di studio,  per poi derivare, con 
limitate informazioni aggiuntive,  la vulnerabilità sismica di tutta la 
“classe” di strutture da investigare. A tal proposito nell’ambito del 
lavoro di ricerca sono stati esaminati numerosi edifici civili in 
“muratura intelaiata” realizzati in Calabria ed in Sicilia  nel periodo 
1909-1940 per verificare la possibilità di definire alcune classi di 
strutture omogenee ed individuare dei casi di studio sui quali condurre  
accurate indagini analitiche e sperimentali.  Nell’ambito di questa 
ricerca è stato definito un “caso di studio” rappresentativo di un’ampia 
classe di edifici civili in muratura intelaiata progettati e realizzati 
secondo le norme del tempo. La definizione del caso di studio (descritto 
nel capitolo 7) ha richiesto informazioni sul sistema costruttivo, sulla 
geometria delle opere e sulle caratteristiche meccaniche ed elastiche dei 
materiali; il dimensionamento del caso di studio deriva dunque 
dall’indagine statistica delle costruzioni esaminate. Inoltre, per disporre 
dei dati sperimentali relativi alle caratteristiche tipiche della muratura 
di mattoni pieni nel periodo considerato sono stati utilizzati alcuni 
risultati di prove con martinetti piatti (capitolo 5) effettuate in edifici in 
struttura mista costruiti negli anni 30 nella città di Messina. 
Le analisi di vulnerabilità sismica, sviluppate nell’ambito del 
presente lavoro, sono state affrontate mediante un nuovo approccio 
basato sull’uso di un macro-elemento sviluppato presso l’Università di 
Catania, prima nell’ambito della Tesi di Laurea [23], e poi approfondito 
ed ampliato con successivi lavori  [6,8,9,10,27], per lo studio di edifici in 
muratura. 
Dapprima è stato realizzato in ambiente SAP2000 [34] il modello 
di una singola parete in sezione mista ed è stato fatto un confronto con 
il programma 3DMACRO [7]. Successivamente, sono stati realizzati in 
ambiente SAP due modelli 3D del caso di studio con differenti
Introduzione VII 
caratteristiche meccaniche, al fine di simulare il comportamento sismico 
di tale tipologia di edifici. Le analisi statiche non lineari (Push-over 
Analysis) condotte hanno consentito una stima attendibile della 
vulnerabilità sismica delle tipologie ascrivibile al caso di studio 
esaminato e soprattutto indicano una nuova metodologia di analisi per 
lo studio delle strutture miste muratura-calcestruzzo armato. Tale 
lavoro di ricerca è inquadrato in un progetto di ricerca nazionale dal 
titolo “valutazione e riduzione della vulnerabilità sismica degli edifici in 
muratura” finanziato dalla protezione civile, Linea 1 task 2 del progetto 
Reluis [Edifici misti muratura-calcestruzzo armato].
Capitolo 1 
ASPETTI GENERALI E COMPONENTI DEL 
RISCHIO SISMICO 
1.1 Introduzione al rischio sismico 
Tra le molteplici azioni che sollecitano una struttura durante la sua vita 
di progetto, i terremoti rappresentano gli eventi più pericolosi e 
devastanti per numero di vittime e danni arrecati. Le azioni sismiche, 
che possono essere considerate come forze d'inerzia generate da una 
storia di accelerazioni trasmesse attraverso l'interfaccia terreno-
fondazione, determinano infatti nelle costruzioni, normalmente 
progettate e concepite per resistere ad azioni gravitazionali di tipo 
statico, regimi di sollecitazioni di tipo dinamico.  
La sismicità del territorio Italiano è una tra le più elevate sia a 
livello europeo che mondiale (220 eventi distruttivi negli ultimi mille 
anni; 150 mila vittime negli ultimi due secoli; oltre 70 miliardi di Euro 
di danni negli ultimi 25 anni [26]). Il rapporto tra i danni prodotti dai 
terremoti in Italia e l’energia associata agli stessi è, inoltre, molto più 
alto rispetto a quello che si verifica normalmente in altri paesi ad 
elevata sismicità quali la California o il Giappone. Ad esempio i 
terremoti verificatisi in California nel 1989 e in Umbria e Marche nel 
1997 hanno prodotto un quadro di danneggiamento confrontabile a 
dispetto di un’energia del terremoto italiano di circa 30 volte inferiore. Il 
motivo di queste forti differenze è probabilmente da ricercare 
nell’elevato livello di vulnerabilità del patrimonio edilizio italiano. Ciò è
2 Capitolo 1 
dovuto alla presenza di un gran numero di edifici storici o di antica 
costruzione che non offrono garanzie di resistenza dal punto di vista 
sismico, al degrado di estesi quartieri nelle grandi aree metropolitane e 
all’edilizia illegale particolarmente diffusa, proprio dove la pericolosità è 
maggiore. I terremoti sono dunque diventati una vera e propria 
emergenza nazionale, tanto da far parlare apertamente di "rischio 
sismico". 
Il rischio sismico è definibile come la probabilità di osservare un 
dato livello di perdita prodotto da eventi sismici, in un prefissato 
intervallo di tempo. Questa definizione contiene in forma non esplicita 
diverse componenti: la pericolosità sismica (probabilità che si verifichi 
un evento sismico di data intensità in un certo intervallo di tempo), la 
vulnerabilità sismica  (probabilità che un edificio di assegnata tipologia 
strutturale subisca danni a causa di un evento di una data intensità) 
l'esposizione (valutazione quantitativa e qualitativa dei beni e della 
popolazione esposta al rischio). 
1.2   Classificazione sismica del territorio nazionale 
La classificazione sismica del territorio italiano, strumento 
fondamentale per la definizione delle azioni sismiche di progetto in 
relazione alla pericolosità del sito, si è evoluta in maniera discontinua 
nel tempo. Se si esamina quanto è successo nel secolo appena concluso, 
ci si rende conto come i provvedimenti di classificazione, fino al 1980, 
abbiano inseguito gli eventi piuttosto che prevenirli. 
 Il terremoto o sisma, come sappiamo, è un'improvvisa vibrazione del 
terreno prodotta da una brusca liberazione di energia che si propaga in 
tutte le direzioni (come una sfera) sotto forma di onde. Un terremoto, 
oltre ad essere un evento raro, allo stato attuale delle conoscenze 
costituisce un fenomeno non prevedibile. Sembra quindi errato 
classificare come sismiche solo le zone colpite da un terremoto, 
trascurando l’effettiva pericolosità di altre zone che presentano una 
storia sismica altrettanto importante.  
Purtroppo, solo dopo il terremoto che distrusse Reggio Calabria e 
Messina nel 1908 fu promulgata la prima classificazione sismica
Aspetti generali e componenti del rischio sismico 3 
italiana; si trattava, in particolare, di una lista comprendente i comuni 
della Sicilia e della Calabria gravemente colpiti dal terremoto ed altri 
comuni che avevano subito danneggiamenti nel passato. Solamente alla 
fine degli anni ’70, dopo che il Progetto Finalizzato Geodinamica del 
CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) attivato a seguito del 
terremoto del Friuli del 1976,  aveva dato grande impulso a studi 
specifici, si è arrivati a definire mappe di pericolosità sismica basate su 
dati e procedure scientificamente validi. Sulla scorta di tali stampe si è 
proceduto, tra il 1981 e il 1984, a classificare una cospicua porzione del 
territorio nazionale precedentemente ritenuto non sismico, estendendo 
dal 25% al 45% circa la parte del territorio italiano classificato in una 
delle tre categorie a quel tempo previste (vedi Figura 1.1). 
 
Figura 1.1 - Classificazione sismica del territorio italiano (1984)