La riduzione della vulnerabilità sismica degli edifici storici in muratura

FONTE: InfoBuild 

centro storico vollasantostefanoOltre ai monumenti, gruppi di edifici situati in ambienti urbani vecchi e rurali rappresentano un patrimonio culturale architettonico di grande importanza storica, che contribuisce ad offrire un valore aggiuntivo alle più moderne città europee.

Svolgendo un ruolo di connessione tra il passato e presente, gli ambienti storici vengono inseriti nel contesto urbano, rappresentando di solito le parti più vitali della città.
Purtroppo, gli edifici patrimonio culturale non sono stati concepiti per resistere ai carichi da terremoto.
Sono stati costruiti con materiali e con sistemi che resistono ai carichi gravitazionali, ma la loro capacità di resistenza alle sollecitazioni orizzontali provocate dai terremoti è solitamente inadeguata.
In alcuni casi gli edifici storici sono stati conservati in un cattivo stato e sono deteriorati a causa degli effetti del tempo e dei cambiamenti ambientali.
Di conseguenza, il comportamento sismico inadeguato delle strutture vecchie è stata la causa della maggior parte dei danni agli edifici e del tasso di mortalità durante gli ultimi terremoti in Europa. Fondamentale è rafforzare adeguatamente gli edifici negli ambienti storici soggetti alla sismica, in modo tale che questi possano essere conservati come un patrimonio storico di grande valore. Nella maggior parte dei casi, edifici tradizionali urbani e rurali sono rappresentati da case in mattoni non lavorati e muratura in pietra.
Nel caso della muratura in pietra, viene utilizzato pietrisco locale disposto in due strati esterni di pietre più grandi, con un tamponamento interno composto da pezzi di pietra più piccoli mischiati a malta.
La qualità della malta è solitamente scarsa. I pavimenti sono di legno e i tetti sono talvolta pesanti con tegole di ceramica posate su calce.
Negli ultimi decenni, il comportamento sismico di tali edifici è stato ampiamente studiato: ne sono stati definiti i meccanismi e sono state determinate le cause del danno sulla base dell’osservazione dei danni prodotti dal terremoto e dalle successive ricerche sperimentali.
È stato scoperto che, alla base dei danni causati agli edifici storici, vi sono una inadeguata integrità strutturale, un inadeguato layout strutturale, una inadeguata resistenza strutturale ed un inadeguato sistema di fondamenta: tali fattori agiscono singolarmente o in maniera combinata.
Come è stato osservato dopo recenti terremoti, la resistenza sismica di strutture storiche è bassa. Inadeguata connessione tra le strutture murarie e la scarsa capacità delle murature di sopportare il carico/peso, riducono la resistenza nella maggioranza dei casi.
Di conseguenza, negli ultimi decenni sono state sviluppate e verificate sperimentalmente delle misure tecniche per migliorare la resistenza sismica dei beni culturali.
Si è scoperto che le strutture negli ambienti storici possono essere rafforzate in modo da poter resistere ai terremoti.
Generalmente parlando, esistono delle metodologie e tecnologie capaci di rafforzare gli edifici storici fino al grado richiesto dalla nuova costruzione/edilizia.
Tuttavia, poiché in diversi casi i metodi applicati devono essere compatibili con i requisiti di restauro e conservazione dei beni culturali, la scelta dei metodi e quindi la loro efficacia, è limitata.
Per questo motivo, è stata suggerita una riduzione dei carichi sismici di design negli specifici casi di riabilitazione sismica su larga scala.
La scelta di metodi per l’adeguamento sismico dipende da numerosi criteri, tra cui i costi di intervento, la disponibilità di metodi e di mano d’opera, il controllo di qualità e molti altri.
Oltre alla determinazione del rischio sismico, che è solitamente espresso in termini di accelerazione di progetto (DGA, design ground acceleration) in sito, la procedura di adeguamento sismico degli edifici storici può comprendere una valutazione strutturale e una analisi dell’edificio, la scelta del metodo adeguato, la riprogettazione sismica e infine l’attuazione dei lavori. Sulla base di indagini di laboratorio e in situ, sono state proposte migliorate tecnologie di rafforzamento di cui è stata verificata l’efficacia.
Sulla base dell’analisi dell’osservazione del danno da terremoto e dei risultati sperimentali, è stato calcolato il rapporto tra la quantità di danno apportato ai muri e i tipici stati limite che definiscono il comportamento sismico, ed è stato determinato un livello accettabile di danno da considerare nella valutazione dei parametri della prestazione sismica.
In base ai risultati delle prove su tavola vibrante di modelli di tipici edifici storici in muratura, e tenendo conto dei requisiti di limitazione dei danni, sono stati proposti i valori di duttilità di progetto e i fattori relativi alla sicurezza dei materiali in conformità alla filosofia della Eurocodice 8, che regola la progettazione di strutture antisismiche, oltre alla valutazione e al consolidamento di edifici esistenti.
La relazione tra danno osservato, ricerca sperimentale e i risultati degli studi parametrici della resistenza sismica degli edifici storici, disponibile applicando le misure tecniche impiegate più frequentemente, ha portato ad una proposta per la riduzione dei carichi sismici di progetto nel caso di riprogettazione.

*Miha Tomaževič è Presidente della Sezione di Ingegneria Sismica ed Ex-Direttore del Slovenian National Building e dell’Istituto di Ingegneria Civile a Ljubljana, è laureato alla Facoltà di Ingegneria Civile e in Geodesia all’Università di Ljubljana, Slovenia, dove ha ottenuto il suo Sc.D. nel 1995.
La ricerca del Prof. Tomaževič sulla resistenza delle costruzioni murarie ai terremoti, di cui una parte significante è dedicata al retrofit e riabilitazione delle strutture esistenti, lo ha condotto alla pubblicazioni di circa 350 documenti tecnici e 6 libri.
Il suo libro, intitolato “Il disegno della resistenza delle strutture murarie ai terremoti”, è stato pubblicato dall’Imperial College Press nel 1999.
Egli ha svolto corsi e seminari, sia in Slovenia,sia all’estero, sul disegno della resistenza delle strutture murarie ai terremoti.
Sulla base della sua esperienza, ottenuta in Slovenia durante le attività di mitigazione riguardanti disastri provocati dai terremoti, è stato Membro del Gruppo Interdisciplinare Centrale dopo il terremoto nel Friuli nel 1976 ed ha prestato servizio al governo del Messico come consulente, come pure per UNIDO e The World Bank.
È membro Associato dell’Accademia Slovacca delle Scienze e delle Arti, dell’Accademia Slovacca di Ingegneri e di varie organizzazioni nazionali e internazionali professionali.
È beneficiario di diverse premi e riconoscimenti nazionali ed internazionali.

Tratto dal Seminario Internazionale relativo alla conservazione dei beni culturali in zona sismica, organizzata dalla HD System e da Tassullo.

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