Programma Quadro 2000 - 2002

Vulnerabilità dei centri storici e dei beni culturali

(L. Marchetti e L. Binda)

 

Scopo del progetto

 

Il Progetto si proponeva di sperimentare su quattro centri storici campione in Umbria, interessati dal terremoto del 1997, la possibilità di organizzare in banche dati, le informazioni utili per l'apparentamento dei P.d.R. e per la progettazione degli interventi su edifici abitativi in muratura, che costituiscono la gran parte dei centri storici e che, rispetto alle opere monumentali vengono definiti "edilizia minore".

Attraverso la proposta e compilazione di schede di rilievo per singoli edifici o per Unità minime di intervento sono state sistematicamente raccolte informazioni relative alle caratteristiche tecnologico-costruttive degli edifici censiti, alle caratteristiche della struttura e dei materiali, allo stato di danno ed agli eventuali o possibili meccanismi di collasso anche in edifici riparati o adeguati prima del terremoto. Gli edifici sottoposti ad adeguamento sismico hanno infatti in larga misura subito danni inattesi spesso causati da tecniche di riparazione inadeguati o da materiali non compatibili con quelli originari. I centri rilavati sono stati quattro:

 

a) Montesanto di Sellano e b) Roccanolfi di Preci molto danneggiati dal terremoto del 1997;

c) Campi e d) Castelluccio di Norcia poco danneggiati sui quali si volevano applicare criteri di prevenzione.

 

L'attenta valutazione dei danni, basata sulla conoscenza delle tecnologie costruttive, dei materiali e dei precedenti interventi di riparazione è stata particolarmente utile per la comprensione dei meccanismi di collasso ed allo scopo di prevenire danni futuri.

Il rilievo dei meccanismi di collasso degli edifici danneggiati è stato eseguito con riferimento a macroelementi strutturali ed ai loro cinematismi nel piano e fuori dal piano, con un approccio meccanico alla risposta della struttura al sisma, vicino a quello già adottato da A. Giuffrè ed altri. Tale approccio, oltre ad essere efficace per il rilievo e l'interpretazione del danno si rivela vantaggioso nella scelta degli interventi più adeguati, in quanto, cogliendo i punti deboli della costruzione, consente di individuare tecniche adatte al miglioramento sismico, scartando quelle più invasive e strutturalmente incompatibili.

Nel quadro generale delle questioni afferenti alle diverse competenze disciplinari delle strutture partecipanti, è stata data priorità alle seguenti problematiche:

 

1) interpretazione della consistenza edilizia in funzione dell'analisi del danno sismico pregresso;

2) valutazione degli interventi di messa in sicurezza in relazione anche al valore storico-artistico-documentale dei manufatti;

3) definizione di linee guida per la riparazione ed il miglioramento, in relazione alla casistica delle situazioni rilevate.

 

I risultati del progetto saranno illustrati attraverso alcune monografie, una descrittiva dell'intero progetto ed altre di approfondimento su alcuni temi (schedatura, abaco dei meccanismi rilevati, raccolta di sezioni murarie, risultati delle prove in situ ed in  laboratorio, codici di calcolo per le verifiche di vulnerabilità). Un data base che conterrà le schede compilate per ogni singolo edificio comprendenti i rilievi, le prove e la verifiche) sarà disponibile sul sito della Protezione Civile.

Nel seguito vengono elencati i prodotti, intesi come risultati o metodologie che possono essere direttamente fruiti dal Dipartimento della protezione Civile per analisi su aree simili a quelle studiate

 

 

 

Elenco prodotti

 

Prodotto 1

Consistenza dell'edilizia storica dei quattro centri esaminati: schedatura degli edifici distinti per UMI ed UI

Descrizione

Nei quattro centri gli edifici sono stati rilevati ed a ciascuno di essi corrisponde una scheda che contiene informazioni di carattere generale, rilievo geometrico e del quadro fessurativo, notizie storiche (se reperibili), progetti eventuali di intervento, descrizione dei meccanismi probabili, caratteristiche dei materiali e della tessitura muraria, caratteristiche tecnologiche dei solai delle coperture e dei dettagli, eventuale verifica analitica, diagnosi

Versione finale

Verranno consegnate tutte le schede su CD-ROM con un manuale per facilitarne la lettura

Utilità per la protezione civile

Conoscenza dello stato di fatto dei quattro centri e di una metodologia di indagine applicabile a centri storici minori

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Prodotto 2

Raccolta di oltre 300 tessiture e sezioni murarie

Descrizione

Sia nell'ambito del progetto che di altri sono state rilevate mediante rilievo archeologico o fotografico oltre 300 tessiture murarie descritte attraverso prospetti e sezioni. Questa informazione è essenziale per definire il tipo di muratura ed il suo comportamento meccanico in fase di verifica e di progetto. Il dato è importante anche per eventuali interventi di riparazione mediante iniezione o ristilatura dei giunti

Versione finale

I dati sono forniti mediante il disegno dei  prospetti e della sezione della muratura opportunamente scansiti dai rilievi e dalle foto, su CD-ROM.I disegni sono riportati tutti nella medesima scala per permettere confronti ed elaborazioni (e.g. numero di paramenti, collegamenti trasversali, percentuale di vuoti nella sezione, ecc.)

Utilità per la protezione civile

Documento utile come database delle caratteristiche costruttive delle murature soprattutto in pietra. Alle tipologie murarie fa anche riferimento l'ultima Ordinanza del marzo 2003. Laloro conoscenza è utile soprattutto per la verifica e l'intervento

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Prodotto 3

Caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche dei materiali componenti la muratura e della muratura

Descrizione

Vengono fornite le caratteristiche dei materiali e della muratura, ottenute come risultati di prove di laboratorio e di prove in situ (martinetti piatti e soniche). I risultati sono stati ottenuti mediante prove eseguite a campione sui quattro centri studiati e vengono anche comparate con altri centri in Liguria, Toscana, Sicilia, Veneto, allo scopo di stabilire classi e tipologie murarie utili per lo studio di vulnerabilità dei centri storici

Versione finale

Tabelle e diagrammi che mostrano la composizione delle malte, le caratteristiche di pietre e mattoni, i moduli elastici delle murature, ottenuti con prove con doppio martinetto e la correlazione con indagini soniche atte a qualificare superfici estese di muratura

Utilità per la protezione civile

I risultati delle prove in sito ed in laboratorio elaborati statisticamente dimostrano che è possibile fare indagini a campione su edifici del centro storico che mostrino tipologie simili. Queste indicazioni sono utili soprattutto per progettare interventi preventivi alla scala del centro storico risparmiando sul budget messo a disposizione

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Prodotto 4

Abaco dei meccanismi di collasso

Descrizione

Il rilievo sistematico dei meccanismi di collasso dei singoli edifici nei due centri storici di Montesanto e Roccanolfi ha permesso di produrre un abaco dei meccanismi rilevati prodotto sotto forma di schede che riportano foto, disegni e descrizione di ogni meccanismo relativamente alle cause che lo hanno generato. Sono stati rilevati meccanismi tipici di edifici isolati, a schiera e di agglomerati anche per edifici riparati dopo il 1979. L'abaco è stato utilizzato ed implementato nella previsione di possibili meccanismi per gli edifici di Campi e di Castelluccio

Versione finale

L'abaco è costituito da schede e viene fornito su CD-ROM

Utilità per la protezione civile

L'utilità dell'abaco è indubbia sia per la comprensione di danni in seguito a futuri terremoti sia per interventi di prevenzione su tipologie edilizie simili. Si pensi all'utilità dell'abaco relativo ai danni subiti dalle Chiese

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Prodotto 5

Mappatura dei tessuti urbani dei quattro centri storici e loro vulnerabilità

Descrizione

A partire dal Catasto Gregoriano e dove possibile da documenti precedenti, è stato possibile riprodurre su mappe dei quattro centri storici, lo sviluppo edilizio del centro con interventi di aggiunta di volumi e sopralzi, ma anche la progressiva diminuzione degli edifici in seguito a successivi eventi sismici

Versione finale

Cartografie descrittive a scala urbana e schemi architettonici di unità paradigmatiche

Utilità per la protezione civile

Esempio di analisi storico-urbanistica-costruttiva del centro storico da cui possono essere desunte linee Guida per indagini analoghe

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Prodotto 6

Rilievo e revisione critica degli interventi di consolidamento e di adeguamento prima del 1997

Descrizione

Nella scheda di rilievo dei singoli edifici è riservata una sezione descrittiva degli intervento di consolidamento e adeguamento dell'edificio rilevati dai progetti presentati in Comune o direttamente in sito. E' stato possibile anche raccogliere informazioni su tecniche di intervento tradizionali. Il rilievo dei danni ha permesso anche una valutazione dell'efficacia degli interventi più recenti ed una revisione critica di alcune tecniche di intervento applicate alle tipologie edilizie studiate

Versione finale

I rilievi sono forniti attraverso schede. I dati sono stati elaborati anche statisticamente allo scopo di valutare l'applicabilità di alcune tecniche di adeguamento piuttosto invasive. Verrà fornito su CD-ROM il risultato dell'indagine

Utilità per la protezione civile

Possibilità di valutare l'efficacia di tecniche tradizionali e moderne su edifici di tipologia simile a quelli studiati

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Prodotto 7

Rilievo degli edifici complessi e della loro evoluzione nel tempo e individuazione della loro tipica vulnerabilità

Descrizione

Il rilievo sistematico di numerosi edifici dei centri storici ha permesso di studiare i diversi comportamenti di edifici isolati, a schiera e di agglomerati complessi. Questi ultimi, come gli edifici a schiera nascono e si modificano per continua evoluzione ed aggiunta di volumi da edifici isolati o da costruzioni difensive come torri o fortificazioni. La loro complessità e gli inevitabili difetti di collegamento tra le varie parti rendono di difficile interpretazione il comportamento dell'edificio sia per la difficoltà di utilizzo delle schede di vulnerabilità, sia per la difficoltà di modellare la struttura. Diventa indispensabile trattare l'edificio per parti e quindi conoscere la sua evoluzione costruttiva attraverso documenti storici ed analisi stratigrafiche

Versione finale

Vengono fornite le schede descrittive del complesso per UMI ed UI, con rilievi della sua evoluzione e definizione dei punti più vulnerabili. Le informazioni sono fornite su CD-ROM

Utilità per la protezione civile

E' indubbia l'utilità di queste informazioni che non hanno precedenza e potranno essere usate come metodologia in caso di altri edifici complessi

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Prodotto 8

Proposta di metodologie di calcolo per edifici semplici e complessi

Descrizione

Le metodologie di calcolo adottate riguardano l'utilizzo di modelli cinematici elementari che analizzano il comportamento meccanico di componenti strutturali (macromodelli). L'analisi viene effettuata a livello generale, edificio per edificio, mediante l'applicazione del programma VULNUS e, più localmente, selezionando all'interno degli edifici le componenti più significative, attraverso l'applicazione di singoli modelli cinematici. A tale proposito sono state implementate procedure automatiche in ambiente Visual Basic sia della metodologia VULNUS (versione VULNUS B) che dell'applicazione locale dei cinematismi (con programma denominato C-SISMA), al fine di rendere agevole l'applicazione su larga scala per analisi speditive

Versione finale

Viene fornita la versione utilizzata del codice di calcolo con alcuni esempi di applicazione, anche ad edifici complessi

Utilità per la protezione civile

Possibilità di utilizzare la stessa metodologie nella verifica di tipologie simili di altri centri storici

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Prodotto 9

Banca Dati relativa ai quattro centri rilevati

Descrizione

In collaborazione con la Protezione Civile viene messo a punto un Database che raccoglie tutti i dati relativi agli edifici rilevati sotto forma di schede, con possibilità di link con altri prodotti (Database delle sezioni e dei risultati di prove in situ ed in laboratorio, schedatura di altri edifici, ecc.)

Versione finale

Banca dati disponibile su Internet dal titolo "Sicurezza di Intervento su Centri Storici in Zona Sismica" sul sito da definirsi curato dal Politecnico di Milano e dalla Protezione Civile

Utilità per la protezione civile

Il Database potrà essere utilizzato a scopo informativo, ma ulteriormente implementato dalla Protezione Civile con l'aggiunta di altri centri storici e servire da importante fonte di informazioni per singoli professionisti, Comuni e Regioni

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Prodotto 10

Linee guida per la diagnosi e le tecniche di intervento

Descrizione

Il prodotto finale del progetto sarà una raccolta di Linee Guida relative alla metodologia di indagine, di verifica e di scelta delle tecniche di intervento, applicabili a livello di centro storico ed anche di singolo edificio

Versione finale

Sarà preparato un rapporto illustrativo contenente diagrammi di flusso, Tabelle, diagrammi di correlazione e strumenti e procedure per l'analisi e la scelta di diverse tecniche di cui saranno descritti vantaggi e limiti di applicazione

Utilità per la protezione civile

Nuovo impianto metodologico applicabile ampiamente ad altri casi a livello di centro storico o di singolo edificio

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