FICARRA – Studio per la riduzione del rischio sismico: Condizione Limite di Emergenza

FICARRA – Studio per la riduzione del rischio sismico: Condizione Limite di Emergenza

Relatore: Prof. Silvio Van Riel
Correlatore/i: Ing. Mario Lucio Puppio
Laureando/i: Alice Frosali
Anno accademico: 2014 - 2015

Abstract

ANALISI DEL LUOGO
Ficarra sorge sui monti Nebrodi, a 450 m s.l.m. in mezzo a boschi di ulivi e noccioli. Il Parco regionale dei Nebrodi, che si estende per 86.000 ettari circa di superfice con un escursione altimetrica da o,oo metri s.l.m a 1847 metri s.l.m. del Monte Soro è la più grande area protetta della Sicilia.
E’ un comune italiano di 1.574 abitanti della provincia di Messina in Sicilia.
Non è stata ancora accertata l’etimologia del nome. Degli studiosi ritengono che il primo nucleo fu costituito dagli arabi con il nome di Al Fakhar (la gloriosa). Altri sostengono che Ficarra derivi dalle numerose coltivazioni di fichi, ancora oggi presenti sul territorio: nelle carte geografiche del Seicento veniva indicato come “La Ficara”, che in dialetto messinese significa pianta di fico.
La superfice del comune di Ficarra è divisa su tre colline: in quella sud-occidentale vi è il centro (che a sua volta è sormontato dalla collina del convento, da quella della chiesa madre e da quella della fortezza carceraria). In quella a centrale le contrade di Serro, Crocevia e Pietra della
Zita, in quella nord-orientale Matini. A nord, in pianura, vi sono Rinella, San Noto, Sauro. Le tre colline sono divise da due valli in cui scorrevano il torrente di Brolo e un suo affluente. Lavalle sud-occidentale, che divide il territorio di Ficarra da quello di Naso e Sinagra, è invece solcata dal torrente Naso (o Timeto). Dista circa 85 chilometri a ovest da Messina e circa 150 da Palermo.

Microzonazione Sismica – Dopo un terremoto, l’osservazione dei danni provocati alle costruzioni e alle infrastrutture spesso evidenzia differenze sostanziali in centri abitati anche a piccola distanza tra loro. In alcuni casi si osservano crolli e danni notevoli in località che si trovano a grandi distanze dall’epicentro. In occasione del terremoto aquilano del 6 aprile 2009, situazioni di questo tipo sono state riscontrate sia all’interno del territorio comunale dell’Aquila che in alcuni comuni lontani, come a S.Pio delle Camere, nella frazione di Castelnuovo (circa 30 km a SE dall’epicentro). Sicuramente la qualità delle costruzioni può influire sull’entità del danno,
ma spesso le cause vanno ricercate in una differente pericolosità sismica locale, determinata anche dal diverso modo in cui si propaga il terremoto o dall’instabilità del suolo. Tutto ciò è oggetto degli studi di Microzonazione Sismica (MS), attraverso i quali è possibile individuare e caratterizzare le zone stabili, le zone stabili suscettibili di amplificazione locale e le zone soggette a instabilità, quali frane, rotture della superficie per faglie e liquefazioni dinamiche del terreno.

Ipotesi di intervento – Nei casi in cui il meccanismo viene attivato è necessario valutare correttamente le caratteristiche di duttilità e resistenza dell’ elemento metallo. La campagna sperimentale presa come esempio ha evidenziato valori di allungamento plastico a rottura pari a circa il 20% per acciai S275, che permettono di garantire una duttilità sufficiente per le
verifiche secondo l’ approccio cinematico non lineare. Acciai più resistenti mostrano un allungamento minore e molto più variabile, aspetto che dovrà essere tenuto in debita considerazione nell’ ottica del loro utilizzo. Generalmente le verifiche di resistenza connesse ad un’ azione statica, finalizzate al dimensionamento di catene metalliche, devono tener conto di 4 diverse condizioni: resistenza a trazione della catena, punzonamento della muratura, pressione di contatto, resistenza di ancoraggio.

Il metodo per analizzare la sicurezza strutturale di un macroelemento rispetto un’ azione sismica, consiste nel verificare se il terremoto possiede sufficiente energia per attivare il meccanismo di danno. L’ inserimento di catene metalliche consente di incrementare il valore del moltiplicatore di collasso e migliorare la risposta in termini di spostamento.
In via generale la presenza di elementi metallici consente una riduzione della domanda sismica a seguito dell’ abbassamento del periodo secante TS, dovuto principalmente al tratto della curva di capacità corrispondente allo snervamento delle catene. L’ effetto del punzonamento fa si che non si riesca ad incrementare la capacità di spostamento né a ridurre la domanda sismica. Non modificando le capacità di spostamento del sistema, in questo caso, l’ inserimento delle catene non determina una riduzione significativa
delle vulnerabilità che si limita, unicamente, all’ incremento del valore dell’ accelerazione di collasso a0*, già determinabile con la verifica cinematica lineare. Tale situazione risulterebbe accettabile strutturalmente solo nel caso in cui il pretiro che si assegna sia in grado di impedire l’ attivazione del meccanismo, poiché nel caso in cui si attivasse le forze sismiche trasmesse dalla muratura genererebbero il distacco della muratura a seguito del punzonamento. In assenza di carichi verticali rilevanti ( come catene sommitali o azione sismica con componente verticale significativa), si può notare come la verifica più punitiva sia quella a punzonamento della muratura. Dallo studio di risultati ottenuti da altre analisi analoghe si nota come il valore di resistenza a trazione della catena sia paragonabile alla resistenza a punzonamento della muratura, determinando un aspetto
critico che deve essere necessariamente tenuto in considerazione soprattutto quando si utilizzano gli incatenamenti metallici come opere di presidio antisismico. Se da un punto di vista statico il criterio di progettazione può essere condizionato dalla salvaguardia della muratura da una rottura anticipata per punzonamento, da un punto di vista sismico
appare fondamentale tener conto della resistenza e dalla duttilità del presidio, in modo da contrastare sia l’ attivazione sia l’ evoluzione di un possibile cinematismo di danno. In un approccio lineare il parametro chiave che governa la verifica risulta essere il pretiro della catena che innalza il moltiplicatore di prima attivazione del cinematismo garantendo un equilibrio del sistema in configurazione iniziale. Qualora il pretiro assegnato alla catena risulti tale da soddisfare la verifica tramite approccio cinematico lineare il mantenimento di tale stato di pretensione al fine di evitare l’ insorgere fenomeni di punzonamento della muratura può essere garantito tramite la realizzazione di u dispositivo in corrispondenza
dell’ ancoraggio in grado di consentire una certa capacità di spostamento senza alterare lo stato tensionale della catena.

Metodo – ANALISI DEI MECCANISMI LOCALI DI COLLASSO IN EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA
Negli edifici esistenti in muratura spesso avvengono collassi parziali per cause sismiche, in genere per perdita dell’equilibrio di porzioni murarie; la verifica nei riguardi di questi meccanismi, secondo le modalità descritte nel seguito, assume significato se è garantita una certa monoliticità della parete muraria, tale da impedire collassi puntuali per disgregazione della muratura. Meccanismi locali si verificano nelle pareti murarie prevalentemente per azioni perpendicolari al loro piano, mentre nel caso di sistemi ad arco anche per azioni nel piano. Le verifiche con riferimento ai meccanismi locali di danno e collasso (nel piano e fuori piano) possono essere svolti tramite l’analisi limite dell’equilibrio, secondo l’approccio cinematico, che si basa sulla scelta del meccanismo di collasso e la valutazione dell’azione orizzontale che attiva tale cinematismo. L’
applicazione del metodo di verifica presuppone quindi l’analisi dei meccanismi locali ritenuti significativi per la costruzione, che possono essere ipotizzati sulla base della conoscenza del comportamento sismico di strutture analoghe, già danneggiate dal terremoto, o individuati considerando la presenza di eventuali stati fessurativi, anche di natura non sismica; inoltre andranno tenute presente la qualità della connessione tra le pareti murarie, la tessitura muraria, la presenza di catene, le interazioni con altri elementi della costruzione o degli edifici adiacenti. L’ approccio cinematico permette inoltre di determinare l’andamento dell’azione orizzontale che la struttura è progressivamente in grado di sopportare all’evolversi del meccanismo. Tale curva è espressa attraverso un moltiplicatore α, rapporto tra le forze orizzontali applicate ed i corrispondenti pesi delle masse presenti, rappresentando in funzione dello spostamento di un punto di riferimento del sistema; la curva deve essere determinata fino all’annullamento di ogni capacità si sopportare azioni orizzontali (α=0). Tale curva può essere trasformata nella curva di capacità di un sistema equivalente ad un grado di libertà, nella quale può essere
definita la capacità di spostamento ultimo del meccanismo locale, da confrontare con la domanda di spostamento richiesta dall’azione sismica.