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

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 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 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].