Valutazioni di vulnerabilità sismica di un edificio scolastico in struttura mista muratura-c.a.

Gli eventi sismici che hanno interessato il territorio italiano negli ultimi decenni hanno posto l’attenzione sulla vulnerabilità sismica degli edifici, tra i quali spiccano gli edifici costruiti senza il riferimento di un’adeguata normativa antisismica. Tra le varie tipologie di edifici vulnerabili figurano gli edifici rilevanti e strategici, il cui danneggiamento o collasso causerebbe un forte impatto sulla società in termini di vite umane e di agibilità della struttura stessa. Per questa tipologia di edifici l’analisi della vulnerabilità sismica risulta quindi di fondamentale importanza, con lo scopo di valutare le eventuali condizioni di danno delle strutture e la scala di priorità degli interventi da realizzare. Tra gli edifici rilevanti per cui è richiesto questo tipo di analisi si annoverano gli edifici scolastici, i quali risultano essere strutture chiave a livello sociale e comunitario e spesso risalgono a periodi di costruzioni non ancora normati dal punto di vista sismico. L’analisi di questi edifici è uno degli obiettivi di un progetto nazionale del Consorzio della Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica e Strutturale (ReLUIS) in collaborazione con il Dipartimento di Protezione civile, atto alla valutazione di fragilità sismica degli edifici scolastici, con lo scopo di svolgere elaborazioni di rischio sismico a scala nazionale. In tale progetto si inserisce questo lavoro di tesi, che tratta l’analisi del comportamento di una scuola prototipo in struttura mista muratura portante-c.a. realizzata tra fine anni Cinquanta e inizi anni Sessanta, mediante la realizzazione di modelli numerici e lo studio della loro risposta. L’obiettivo del lavoro è lo studio tramite un edificio scolastico selezionato sulla base della sua rappresentatività, progettato ai soli carichi statici, delle caratteristiche tipologiche delle strutture miste muratura portante-c.a., finora oggetto di limitati studi scientifici, per valutare la risposta dell’edificio al sisma. Il primo passo prevede l’approfondimento della conoscenza dell’edificio in esame tramite l’analisi della documentazione tecnica, come le tavole architettoniche e i libretti delle misure, e l’individuazione in letteratura delle tecniche di progettazione impiegate e dei materiali usati nell’epoca di costruzione. Confrontando le peculiarità dell’edificio con quelle di altri precedentemente studiati in letteratura è possibile rilevare i fattori di vulnerabilità che lo contraddistinguono, come l’irregolarità in pianta, la presenza di giunti costruttivi non sismici e di tamponamenti al di sotto di finestre a nastro. Successivamente si esegue la modellazione dell’edificio mediante il software di modellazione numerica Midas GEN, realizzando diversi modelli dell’edificio e sottoponendoli innanzitutto ad analisi lineari dinamiche parametriche; questa tipologia di analisi è svolta in particolare per valutare la presenza di sistemi resistenti primari e secondari, valutando la percentuale di forza di taglio ripartita tra i due sistemi resistenti muratura portante-telai in calcestruzzo armato. Si considerano sia i modelli globali dell’edificio, incrementando successivamente la complessità del modello mediante la modellazione esplicita dei tamponamenti, sia i modelli delle singole unità strutturali. In seguito si svolgono le analisi statiche non lineari per studiare il comportamento della struttura in campo non lineare. Infine si realizzano le analisi non lineari dinamiche (time history) per un set di 84 accelerogrammi naturali non scalati a coprire un vasto range di intensità. Mediante la trattazione statistica dei risultati delle analisi time history sono state derivate le curve di fragilità della struttura per quattro stati di danno (dal danno lieve al danno molto grave).