Il terremoto de L'aquila: esperienze e lezioni per l'ingegneria sismica
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Il terremoto de L'aquila: esperienze e lezioni
per l'ingegneria sismica
Gaetano Manfredi
gaetano.manfredi@unina.it
Dipartimento di Ingegneria Strutturale
Università degli Studi di Napoli Federico II
Il terremoto sembra essere avvenuto sulla faglia di Paganica (dati INGV)
Terremoto di L’Aquila 06/04/09 1.32 UTC
1
Il meccanismo focale
Terremoto di L’Aquila 06/04/09 1.32 UTC
L’interferogramma del terremoto (dati INGV)
Terremoto di L’Aquila 06/04/09 1.32 UTC
Report su: www.ingv.it
2
La sequenza sismica del terremoto de L’Aquila
Report su: www.ingv.it
I terremoti della sequenza sono avvenuti principalmente nella crosta superiore, entro
10-12 km di profondità.
Report su: www.ingv.it
3
Mappe di intensità macrosismica osservata
Grado 10 - distruzioni e gravi danni a circa il 75% degli edifici, gran parte dei quali
diroccano; distruzioni di alcuni ponti e dighe; lieve spostamento delle rotaie; condutture
d'acqua spezzate; rotture e ondulazioni nel cemento e nell'asfalto; fratture di alcuni
decimetri nel suolo umido, frane.
Report su: www.ingv.it
Mappe di spostamento (tra 5 e i 15 cm)
Report su: www.ingv.it
4
La rete accelerometrica nazionale RAN del DPC
Report su: www.ingv.it
La rete accelerometrica nazionale RAN del DPC
Report su: www.reluis.it
5
Scuotimento osservato - PGA
Report su: www.reluis.it
Scuotimento osservato - PGV
Report su: www.reluis.it
6
Confronto con le leggi di attenuazione (Sabetta e Pugliese, 1996)
L’accelerazione orizzontale e la PGV in campo
vicino sono sopra la media ma comunqe entro
una deviazione standard
Report su: www.reluis.it
Orizzontale - Spettri in accelerazione raggruppati per distanza
Report su: www.reluis.it
7
Verticale - Confronto con le leggi di
attenuazione (Sabetta e Pugliese, 1996)
L’accelerazione verticale è più anomala di
quella orizzontale
Report su: www.reluis.it
Verticale - Spettri in accelerazione
raggruppati per distanza
Report su: www.reluis.it
8
6 aprile AQk Ml=5.8 Repi =5.6 km comp EW Maximum Acceleration:
366.61097948cm/sec2
at time t=7.635sec
Maximum Velocity:
38.64189722cm/sec
at time t=7.965sec
Maximum Displacement:
11.86387142cm
at time t=8.365sec
PGA con periodo di ritorno 475 su roccia dal sito INGV (http://esse1.ingv.it/) e
recepita dalle NTC ‘08
9
10
Disaggregazione della pericolosità per L’Aquila
M circa 6 a
circa 10 km
8km
Il terremoto di progetto è compatibile con
quello occorso
Spettri elastici registrati e spettri di progetto per L’Aquila
(stazioni a 5km di distanza epicentrale)
Report su: www.reluis.it
11Spettri elastici registrati e spettri di progetto per L’Aquila
(stazioni a 5km di distanza epicentrale)
Report su: www.reluis.it
Direttività – Il fenomeno
Nel caso del terremoto dell'Aquila, la
rottura associata all'evento del 6 aprile si
è propagata dal basso verso l'alto (quindi
verso la città dell'Aquila) e da nordovest a
sudest, verso la Valle dell'Aterno.
Lucerne (landers, 1992)
Da: Iervolino I., Cornell C.A. (2008). Probability of occurrence of velocity pulses in near-
source ground motions. Bulletin of the Seismological Society of America, 98(5): 2262-2277.
12Direttività – Probabilità di impulsi di velocità per il terremoto di L’Aquila
Rapporto fotografico dei danni
www.reluis.it
13Evoluzione del limiti di deformabilità di
piano
D.M. 14 gennaio 2008
Verifiche degli elementi strutturali in termini di contenimento del danno
agli elementi non strutturali
Gli elementi costruttivi senza funzione strutturale non devono subire danni
tali da rendere la costruzione temporaneamente inagibile.
a)per tamponamenti collegati rigidamente alla struttura che
interferiscono con la deformabilità della stessa:
dr < 0,005 h
b) per tamponamenti progettati in modo da non subire danni a seguito
di spostamenti di interpiano drp , per effetto della loro deformabilità
intrinseca ovvero dei collegamenti alla struttura:
dr ≤ drp ≤ 0,01 h
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
rottura per lesione orizzontale a meta altezza della
tamponatura
rottura per la fessurazione diagonale della tamponatura:
subentra la rottura per taglio del telaio oppure lo scorrimento
lungo i giunti orizzontali in prossimità degli angoli
rottura per lo scorrimento orizzontale lungo i giunti della
tamponatura: quando la malta è di qualità scadente oppure
quando l'aderenza tra la malta ed i mattoni µe molto bassa,
rottura per lo schiacciamento della tamponatura in
prossimità degli angoli dove è applicata direttamente la
pressione di contatto
14Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
15Discontinuità prodotte dalle
aperture.
Ribaltamento della fodera esterna
della tamponatura
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Discontinuità prodotte
dalle aperture.
Ribaltamento della
fodera esterna della
tamponatura
16Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
17Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Ribaltamento della fodera
esterna della tamponatura.
elevata snellezza
Assenza di vincolo laterale
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Ribaltamento della fodera
esterna della tamponatura.
Il pannello è ammorsato solo
superiormente e inferiormente
18La tamponatura non presenta alcun
ritegno laterale.
Lo spigolo esterno va in crisi con
conseguente danneggiamento dei
due lati tamponati.
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Tipica rottura per lo schiacciamento della tamponatura in prossimità degli
angoli dove è applicata direttamente la pressione di contatto.
Si osserva anche la fessura diagonale in testa al pilastro
19Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Il tamponamento esterno non presenta alcun ritegno ai quattro lati.
E’ eseguito come se fosse un rivestimento
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Innesco di un meccanismo di ribaltamento di una tamponatura a sbalzo
20Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
Danni agli elementi non strutturali:
le tamponature
21Danni agli elementi strutturali
Nella progettazione sino al 1996 non sono contemplati principi quali:
9 La regolarità strutturale in pianta o in elevazione
9 Gerarchia della resistenza (pilastro- trave; flessione – taglio)
9 Limiti di deformabilità
9 Limiti geometrici e di armatura
Solo nella Circolare del 1997 sono contemplati principi quali:
9 La regolarità strutturale in pianta o in elevazione
9 Limiti geometrici
9 Limiti di armatura
9 Limiti di deformabilità (D.M. 1996)
Regolarità in pianta: L’edificio di Pettino
Si associa anche una
irregolarità in levazione
prodotta dalle tamponature
al piano terra.
22Regolarità in elevazione: Porta Napoli
Dimensionamento e verifica degli elementi
I pilastri
Presso-flessione: Sollecitazioni di calcolo
Per ciascuna direzione e ciascun verso di applicazione delle azioni sismiche,
si devono proteggere i pilastri dalla plasticizzazione prematura adottando
opportuni momenti flettenti di calcolo.
Tale condizione si consegue qualora, per ogni nodo trave-pilastro ed ogni
direzione e verso dell’azione sismica, la resistenza complessiva dei pilastri sia
maggiore della resistenza complessiva delle travi amplificata del coefficiente
γRd, in accordo con la formula:
dove:
γRd = 1,30 per le strutture in CD “A”
γRd = 1,10 per le strutture in CD “B”,
MC,Rd è il momento resistente del generico pilastro convergente nel
nodo, calcolato per i livelli di sollecitazione assiale presenti nelle
combinazioni sismiche delle azioni;
Mb,Rd è il momento resistente della generica trave convergente nel
nodo.
23Dimensionamento e verifica degli elementi
I pilastri
Taglio
Al fine di escludere la formazione di meccanismi inelastici dovuti al
taglio, le sollecitazioni di taglio da utilizzare per le verifiche ed il
dimensionamento delle armature si ottengono dalla condizione di
equilibrio del pilastro soggetto all’azione dei momenti resistenti
nelle sezioni di estremità superiore MsC,Rd ed inferiore MiC,Rd
secondo l’espressione:
nella quale lp è la lunghezza del pilastro.
Dimensionamento e verifica degli elementi
I pilastri
Taglio
Nel caso in cui i tamponamenti non si estendano per l’intera altezza
dei pilastri adiacenti, le sollecitazioni di taglio da considerare per la
parte del pilastro priva di tamponamento sono calcolati utilizzando
la relazione riportata,dove l’altezza lp è assunta pari alla estensione
della parte di pilastro priva di tamponamento.
24Dettagli Costruttivi
Limitazioni di armatura
Pilastri - armatura longitudinale
L’armatura complessiva Af deve rispettare la condizione:
1% < = Af / Ac < = 4%
Pilastri – armatura trasversale
Nelle zone critiche vanno rispettate le seguenti condizioni:
• le barre disposte negli angoli devono essere contenute dalle staffe;
• almeno una barra ogni due deve essere trattenuta da staffe interne o legature;
• le barre non fissate devono trovarsi a meno di 15 o 20 cm da una barra fissata
rispettivamente per CD “A” o CD “B”.
• Il passo delle staffe deve essere il minore tra:
−(1/3) del lato minore delle sezione per CD “A” ovvero (1/2) CD “B”.
−125 o 175 mm per CD “A” o CD “B”, rispettivamente
−6 o 8 volte il diametro minimo delle barre longitudinali, per CD “A” o CD “B”.
Dettagli Costruttivi
Limitazioni di armatura
Pilastri – armatura trasversale
Si devono disporre staffe in un quantitativo minimo non inferiore a:
in cui
Ast è l’area complessiva dei bracci delle
staffe,
bst è la distanza tra i bracci più esterni
delle staffe
s è il passo delle staffe.
< 30 cm
< 30 cm
25I pilastri
I pilastri
Crisi a taglio alla testa del pilastro
circolare.
Passo delle staffe superiore (sembra) ai
200mm.
E’ evidente la qualità del calcestruzzo
26I pilastri
Crisi a taglio alla testa del pilastro
rettangolare.
Passo delle staffe superiore (sembra) ai
200mm.
E’ evidente la qualità del calcestruzzo
I pilastri
Crisi a taglio
27I pilastri
Crisi a taglio
I pilastri
Armatura liscia.
Evidente la sovrapposizione
e i ganci ad uncino
28Dimensionamento e verifica degli elementi
I nodi trave-pilastro
Si definisce nodo la zona del pilastro che si incrocia con le travi ad esso
concorrenti.
La resistenza del nodo deve essere tale da assicurare che non pervenga
alla rottura prima delle zone della trave e del pilastro ad esso adiacenti.
Sono da evitare, per quanto possibile, eccentricità tra l’asse della trave e
l’asse del pilastro concorrenti in un nodo.
Si distinguono due tipi di nodi:
-nodi interamente confinati, così definiti quando in ognuna delle quattro
facce verticali si innesta una trave. (…);
-nodi non interamente confinati: tutti i nodi non appartenenti alla categoria
precedente.
Dimensionamento e verifica degli elementi
Verifiche di resistenza dei nodi
Per evitare che la massima trazione diagonale del calcestruzzo ecceda la fctd deve
essere previsto un adeguato confinamento.
In assenza di modelli più accurati, si possono disporre nel nodo staffe orizzontali di
diametro non inferiore a 6 mm, in modo che:
in cui i simboli già utilizzati hanno il significato in precedenza illustrato, Ash è l’area totale
della sezione delle staffe e hjw è la distanza tra le giaciture di armature superiori e inferiori
della trave.
In alternativa, l’integrità del nodo a seguito della fessurazione diagonale può essere
garantita integralmente dalle staffe orizzontali se
dove As1 ed As2 hanno il significato visto in precedenza, γRd vale 1,20, νd è la forza
assiale normalizzata agente al di sopra del nodo, per i nodi interni, al di sotto del nodo,
per i nodi esterni.
29I nodi trave-colonna
Assenza di staffe nel nodo
Instabilità armatura pilastro passante nel nodo
I nodi trave-colonna
Assenza di staffe nel nodo
Scarsa qualità del calcestruzzo
30I nodi trave-colonna
Dimensionamento e verifica delle pareti
Sollecitazioni di calcolo: Presso-
Presso-flessione
Il diagramma dei momenti flettenti lungo l’altezza della parete è
ottenuto per traslazione verso l’alto dell’inviluppo del diagramma
dei momenti derivante dall’analisi.
L’inviluppo può essere assunto lineare, se la struttura non presenta
significative discontinuità in termini di massa, rigidezza e resistenza
lungo l’altezza.
La traslazione deve essere in
accordo con l’inclinazione
degli elementi compressi nel
meccanismo resistente a
taglio e può essere assunta
pari all’altezza della zona
inelastica di base hcr hcr
31Dimensionamento e verifica delle pareti
Sollecitazioni di calcolo: Taglio
Per strutture sia in CD “B” che in CD “A” si deve tener conto del
possibile incremento delle forze di taglio a seguito della formazione
della cerniera plastica alla base della parete.
Per le strutture in CD “B” questo requisito si ritiene soddisfatto se si
incrementa del 50% il taglio derivante dall’analisi.
Per pareti estese debolmente armate il taglio ad ogni piano può
essere ottenuto amplificando il taglio derivante dall’analisi del
fattore (q+1)/2.
Dimensionamento e verifica delle pareti
Verifiche di resistenza delle pareti
Presso-flessione
Per tutte le pareti, la forza normale di compressione non deve
eccedere rispettivamente il 40% in CD”B” e il 35% in CD”A” della
resistenza massima a compressione della sezione di solo
calcestruzzo.
Le verifiche devono essere condotte nel modo indicato per i pilastri
tenendo conto, nella determinazione della resistenza, di tutte le
armature longitudinali presenti nella parete.
Per le pareti estese debolmente armate occorre limitare le tensioni
di compressione nel calcestruzzo per prevenire l’instabilità fuori dal
piano, secondo quanto indicato per i pilastri singoli.
32Pareti e setti
Pareti e setti
33La scala
La scala
34Riprese di getto
Collassi strutturali
Hotel Duca degli Abruzzi
35Hotel Duca degli Abruzzi
Collassi strutturali
36Collassi strutturali
Casa dello Studente
Collassi strutturali
Casa dello Studente
37Danni strutturali
Gli edifici di Pettino
Gli edifici di Pettino
38Collassi strutturali
Silos tra l’Aquila e Onna
L’edificio di Pettino: un caso studio
39L’edificio di Pettino
L’edificio di Pettino
40L’edificio di Pettino
L’edificio di Pettino
41L’edificio di Pettino
L’edificio di Pettino
42L’edificio di Pettino
L’edificio di Pettino
43L’edificio di Pettino
8
6
N-S
4
2
0
-2
-4
-6
0 10 20 30 40 50 60 70
8
6
4
2
E-W
0
-2
-4
-6
0 10 20 30 40 50 60 70
L’edificio di Pettino
Modello di edificio senza
tamponature
Modello di edificio con
tamponature
44L’edificio di Pettino
La modellazione non lineare viene effettuata tenendo in conto:
9 del comportamento flessionale post-
post-elastico (crisi duttile)
9 del comportamento a taglio (crisi fragili)
9 dell’
dell’azione delle tamponature sugli elementi in c.a
cerniera a taglio cerniera a flessione
z
z
puntone
L’edificio di Pettino
La modellazione non lineare viene effettuata tenendo in conto:
9 del comportamento flessionale post-
post-elastico (crisi duttile)
M
My
θ
θy
M
My
θ
θy θu
45L’edificio di Pettino
La modellazione non lineare viene effettuata tenendo in conto:
9 del comportamento a taglio (crisi fragili)
V
Vu
θ
L’edificio di Pettino
La modellazione non lineare viene effettuata tenendo in conto:
9dell’
dell’azione delle tamponature sugli elementi in c.a
N
Ncr
∆
46L’edificio di Pettino
Modello di edificio senza
tamponature
Il modello senza tamponature non fa registrare alcun
tipo di crisi a taglio.
Si evidenziano zone plastiche flessionali alla testa e al
piede delle colonne del piano terra
L’edificio di Pettino
Modello di edificio con
tamponature
Il modello con tamponature fa registrare in alcuni pilastri
una crisi a taglio prima della plasticizzazione flessionale.
In particolare, le crisi a taglio interessano tutti pilastri di
spigolo
47L’edificio di Pettino
Pilastri oggetto di
crisi a taglio
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