Seismic vulnerability of masonry curved element

In un quadro di accresciuta consapevolezza del rischio sismico, la conservazione di edifici storici è diventato un obiettivo di grande interesse ed ha determinato la necessità di individuare metodi accurati ed efficienti per valutarne il comportamento strutturale e la vulnerabilità sismica. Essendo il patrimonio edilizio italiano costituito, in una percentuale notevole, da edifici in muratura, la loro ‘riqualificazione statica’ è strettamente correlata all’analisi di elementi, quali archi, volte, piedritti e contrafforti, che in maniera del tutto singolare ne caratterizzano la struttura portante, generando un percorso di carichi non sempre prevedibile. Infatti, sebbene gli edifici storici siano ‘sopravvissuti’ per centinaia di anni e malgrado abbiano rappresentato le prime tipologie strutturali ad essere sottoposte a studi di natura scientifica, si considerano difficili da analizzare e stimare accuratamente. Un esame locale degli elementi portanti, che definiscono in maniera sempre univoca la struttura globale, rappresenta il primo passo necessario per pervenire correttamente, a partire dal loro comportamento strutturale, ad un ‘realistico’ percorso dei carichi. Questo articolo propone la modellazione ad elementi finiti (FEM) e l’analisi sismica di elementi curvi in muratura, che caratterizzano l’architettura del tempo e del territorio a cui risalgono le strutture storiche prese in esame. In generale detti elementi possono assumere varie forme, ma nel caso specifico l’attenzione è stata focalizzata rispettivamente su volte ‘con unghie’ (generate dalla composizione di volte a botte) e su cupole. Il lavoro è stato eseguito con il codice di calcolo ad elementi finiti SAP2000® v.11. Nella prima fase di modellazione sono emerse varie difficoltà correlate ad aspetti strutturali salienti come: le limitate tecniche di caratterizzazione delle proprietà meccaniche della muratura nel rispetto dello stato attuale di conservazione; l’assenza di informazioni accurate sulla natura del materiale di riempimento (detto ‘di rinfianco’); l’impossibilità di conoscere le reali condizioni di vincolo e l’effettivo contributo in termini di rigidezza offerto da pannelli, piedritti e altri elementi curvi adiacenti; la mancanza di dati sul livello di danno esistente; l’impossibilità di conoscere la reale sequenza costruttiva degli elementi strutturali, associata ai lunghi periodi di costruzione. Una volta realizzati i modelli 3D ad elementi finiti per i vari elementi curvi nel modo più appropriato e realistico, è stata sviluppata la fase di analisi al fine sia di stimarne i modi propri di vibrare in termini di periodi e frequenze proprie, che di definirne la distribuzione interna delle forze con l’identificazione del potenziale meccanismo di collasso.