Analisi di un edificio in muratura danneggiato dal sisma del 2016: influenza dell’aggregato edilizio

The earthquakes of Central Italy in 2009 in L'Aquila and in 2016 in Amatrice and Norcia highlighted the seismic vulnerabilities of existing masonry buildings, especially those in urban clusters, very frequent in those areas and especially in historic centers. This appears to be a relatively recent issue, identified at the regulatory level only since 2008. Faced with this problem, the research aims to study: i) the influence on the seismic response of the aggregation and the position of individual cells in the cluster; ii) the effect of the discontinuities due to the construction at different times of the structural units (S.U.); iii) the influence of the materials of which they are constituted. The goal is achieved by analyzing, through nonlinear static analysis on FEM models in DIANA software, a case study of four S.U. composed to form a terrace located in Castelsantangelo sul Nera (MC). Different cluster models are analyzed including the complete model with and without discontinuities and their subdivision, firstly in macro groups of S.U., with and without discontinuities and then in individual S.U. Models with local differences of masonry material are also implemented and analysed. The results are then compared by means of shear-displacement capacity curves, capacity accelerations (ag) and tensile strains, also compared with the real crack pattern detected after the earthquake of 2016. The observed results lead to the conclusion that the behavior of clustered S.U. in terms of both pushover curve and regulatory verification can be simulated by simplifying the cluster to the adjacent S.U. of the two sides, although the tensile strains between the two models are not perfectly consistent. Similarly, it appears that a S.U. benefits of the clustering from the adjacent S.U. in the direction opposite to the thrust (the shear increment at the base can reach a value of 150%). The influence of discontinuities can be seen in terms of pushover curves (resulting in base shear values of about 30%) and ag verification, while the correspondence with the crack pattern is less precise because the damage is concentrated in the contact between the S.U. instead of in the piers. Finally, the influence of the different materials that make up the S.U. is more evident when they are implemented simultaneously and with discontinuities.

I terremoti del Centro Italia nel 2009 a L'Aquila e nel 2016 ad Amatrice e Norcia hanno evidenziato le vulnerabilità sismiche degli edifici, in particolar modo degli aggregati in muratura, molto frequenti in quelle zone e soprattutto nei centri storici: questa risulta essere una problematica relativamente recente, individuata a livello normativo solo a partire dal 2008. A fronte di questo problema, la ricerca si pone l'obiettivo di studiare: i) l'influenza sulla risposta sismica dell'aggregazione e della posizione delle singole celle nell'aggregato; ii) l'effetto derivante dalla presenza di discontinuità a causa della costruzione in diverse epoche delle unità strutturali (U.S.); iii) l'influenza dei materiali di cui sono costituite. L'obiettivo viene raggiunto analizzando, mediante analisi statiche non lineari su modelli FEM nel software DIANA, un caso studio di quattro U.S. composte a formare una schiera e situate a Castelsantangelo sul Nera (MC). Vengono analizzati diversi modelli dell'aggregato tra cui il modello completo con e senza discontinuità, l'aggregato in una prima suddivisione in macro gruppi di U.S. con e senza discontinuità e poi in singole U.S. Si analizzano anche modelli in cui viene implementata la diversità locale dei materiali. I risultati vengono poi confrontati tramite curve di capacità taglio-spostamento, accelerazioni di capacità (ag) e quadro delle deformazioni a trazione, confrontato anche con il quadro fessurativo reale rilevato post sisma del 2016. I risultati osservati portano a concludere che il comportamento di un'U.S. in aggregato, sia in termini di curva pushover sia di verifica da normativa, possa essere simulato semplificando l'aggregato con la sola modellazione delle U.S. adiacenti, sebbene il quadro delle deformazioni a trazione tra i due modelli non sia perfettamente coerente. Allo stesso modo risulta che un'U.S. trae il beneficio dell'aggregazione dall'U.S. adiacente nella direzione opposta alla direzione di spinta (l'incremento di taglio alla base può arrivare ad un valore del 150%). L'influenza delle discontinuità si nota in termini di curve pushover (arrivando a valori di taglio alla base inferiori di circa il 30%) e di ag di verifica, mentre la corrispondenza con il quadro fessurativo risulta meno precisa in quanto il danno si concentra al contatto tra le U.S. invece che nei maschi murari. Infine, l'influenza dei diversi materiali costituenti le U.S. risulta più evidente nel momento in cui sono implementati in maniera simultanea e con le discontinuità.