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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Stefania Arangio
9 Dicembre 2014
Giornata di studio in onore del Prof. Marcello Ciampoli
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Stefania Arangio
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni
geologici e idrogeologici
Dipartimento di Ingegneria
Strutturale e Geotecnica
9 Dicembre 2014
Giornata di studio in onore del Prof. Marcello Ciampoli
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Dipartimento di Ingegneria
Strutturale e Geotecnica
Work Packages
WP1 - Banca dati geologico-tecnica (IGAG)
WP2 - Modello integrato del sottosuolo per la valutazione di pericolosità geologica
(IGAG)
WP3 - Classificazione del territorio urbano in relazione ai fattori di pericolosità
geologica (DiSG) (Prof. Marcello Ciampoli, Ing. Stefania Arangio)
WP4 - Criteri e indirizzi per la realizzazione di modelli geologico-tecnici finalizzati alla
microzonazione sismica (DSG)
WP5 - Criteri e indirizzi per il monitoraggio dei movimenti di massa in aree urbane.
WP6 - Sistema Informativo Territoriale con interfaccia WebGIS. (IGAG)6
Progetto UrbiSIT
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Tesi di laurea sul tema
• Casciaro M., Analisi speditiva di danni alle costruzioni da eventi geologici
• Ciferri F., Meccanismi di danno di costruzioni in c.a. e muratura esposte a
pericolosità di natura geologica
• De Agostini G., Analisi speditiva di danni alle costruzioni in c.a. esposte a
fenomeni di pericolositá geologica
• Di Gennaro, Valutazione del danno indotto da fenomeni geologici negli
edifici in cemento armato
• Iacurto S,. Analisi speditiva di danni alle costruzioni in muratura esposte a
fenomeni di pericolositá geologica
• Slongo A., Valutazione del rischio indotto da fenomeni di sinkhole nelle
costruzioni in c.a. e muratura
• Turtoro A., Modelli di previsione dei danni causati agli edifici da cedimenti
delle fondazioni
• Veloce A., Valutazione del danno indotto da fenomeni geologici negli edifici
in muratura
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
OUTLINE
• Danni alle costruzioni da fenomeni geologici e idrogeologici
• Scheda tecnica per il rilievo delle costruzioni
- Descrizione della scheda
- Livello C1
• Sez. 5: danni agli elementi strutturali e meccanismi di danneggiamento
• Sez. 10: Giudizio di agibilità
• Esempi di applicazione della scheda tecnica
Pagina 88
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
OUTLINE
• Danni alle costruzioni da fenomeni geologici e idrogeologici
• Scheda tecnica per il rilievo delle costruzioni
- Descrizione della scheda
- Livello C1
• Sez. 4: tipologia edilizia
• Sez. 5: danni agli elementi strutturali e meccanismi di danneggiamento
• Sez. 10: Giudizio di agibilità
• Esempi di applicazione della scheda tecnica
Pagina 99
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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PERICOLOSITÀ GEOLOGICHE
Legate a eventi naturali
(frane, alluvioni, cedimenti fondali)
Legate a interventi antropici
(per esempio cedimenti dovuti a scavi)
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DANNI ALLE COSTRUZIONI DA FENOMENI GEOLOGICI E IDROGEOLOGICI
Danni provocati alle strutture da frane ed alluvioni
Il danno non interessa la struttura in modo omogeneo:
in genere interessa principalmente il piano terra e, a volte,
parte del primo piano
I danni strutturali gravi sono legati all’impatto violento
di rocce e detriti ingombranti trasportati da un flusso
veloce
In caso di movimento lento e trasporto di materiale
leggero, il danno è principalmente non strutturale
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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Danni legati a fenomeni di cedimenti del terreno
Il danno non interessa la struttura in modo omogeneo: è
legato alla distribuzione dei cedimenti
I danni strutturali più gravi sono legati alle traslazioni
differenziali
L’osservazione del quadro fessurativo può fornire
informazioni sull’andamento dei cedimenti
DANNI ALLE COSTRUZIONI DA FENOMENI GEOLOGICI E IDROGEOLOGICI
Pagina 1212
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
OUTLINE
• Danni alle costruzioni da fenomeni geologici e idrogeologici
• Scheda tecnica per il rilievo delle costruzioni
- Descrizione della scheda
- Livello C1
• Sez. 5: danni agli elementi strutturali e meccanismi di danneggiamento
• Sez. 10: Giudizio di agibilità
• Esempi di applicazione della scheda tecnica
Pagina 1313
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
RILIEVO DEI DANNI ALLE COSTRUZIONI: SCHEDE AeDES
Esistono schede per il rilevamento speditivo delle costruzioni ma sono orientate al
rilievo dei danni da sisma (ad esempio: scheda di 1°livello di rilevamento danno,
pronto intervento e agibilità per edifici ordinari nell’emergenza post-sismica -
AeDES 5/2000)
Pagina 1414
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
• Le versioni della scheda AeDES non permettono di cogliere tutte le problematiche
legate ai dissesti geologici:
- distribuzione non uniforme del danno
- necessità di rilevamento e catalogazione delle informazioni sulla
geomorfologia del sito (esiste una AeDES “modificata” ma le
informazioni che include sono insufficienti)
- adeguatezza delle categorie di agibilità previste, che devono descrivere
tutte le situazioni significative in caso di danni da fenomeni geologici
• È necessario uno strumento che sia in grado di valutare in modo oggettivo lo stato
di una costruzioni anche in situazioni pre-evento (testimoniali di stato – analisi
di vulnerabilità di costruzioni in zone che saranno interessate da scavi, etc.)
RILIEVO DELLE COSTRUZIONI IN ZONE CON PERICOLOSITÀ GEOLOGICHE
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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SCHEDA TECNICA PER IL RILIEVO DELLE COSTRUZIONI
È stata sviluppata una scheda tecnica che:
• permette di catalogare i danni e formulare un giudizio in merito all’agibilità
degli edifici a valle di un fenomeno di dissesto (frana, alluvione, ...)
• ha valore predittivo se viene compilata in situazioni ordinarie per verificare
lo stato di una costruzione e valutare la possibile attività di un fenomeno di
pericolosità geologica, ancora non palese
• fornisce il supporto per la redazione di testimoniali di stato, ad esempio nel
caso in cui le costruzioni presenti in una certa zona siano interessate dagli
effetti di scavi per la realizzazione di linee metropolitane, parcheggi interrati, …
Pagina 1616
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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La scheda è articolata su tre livelli:
LIVELLO 0
Scheda T0: contiene informazioni generali che
permettono di inquadrare le caratteristiche del
territorio in esame e valutarne la pericolosità
(confini territoriali)
Scheda C0: contiene informazioni sulle
costruzioni che si trovano all’interno della zona
identificata (confini amministrativi)
LIVELLO 1
Scheda C1: serve per il rilevamento del singolo
edificio
LIVELLO 2
Scheda C2: contiene la descrizione dei quadri
fessurativi
DESCRIZIONE GENERALE DELLA SCHEDA
T0 C0
C2
C1
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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SCHEDA TECNICA DI LIVELLO 1 PER LE COSTRUZIONI C1: CONTENUTI
• sezione 5: danni ad elementi strutturali
5.1 strutture in elevazione (c.a. –muratura)
5.2 meccanismi di collasso/danneggiamento (strutture in c.a e muratura)
• sezione 6: danni ad elementi non strutturali6.1 stato delle finiture
6.2 stato degli impianti
• sezione 7: terreno di fondazione7.1 litologia affiorante
7.2 litologia in fondazione
7.3 idrografia del sito
7.4 dissesti idrogeologici in atto nel sito di edificazione
• sezione 8: pericolo esterno
• sezione 9: segni sul terreno circostante l’edificio
• sezione 10: giudizio di agibilità
• sezione 11: provvedimenti di pronto intervento di rapida
realizzazione
• sezione 12: altre osservazioni
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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SCHEDA TECNICA DI LIVELLO 1
• sezione 5: danni agli elementi strutturali
5.1 Danni alle strutture (c.a. – muratura)
5.2 Derivazione dei meccanismi di danneggiamento
Catalogazione delle possibili manifestazioni del danno (“modi
di danno”) con relativa rappresentazione schematica.
Elaborazione di una check list dei possibili modi di danno per
ogni elemento strutturale.
I modi di danno solo le manifestazioni dei meccanismi di
danneggiamento/collasso legati ai fenomeni geologici.
CO
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Pagina 1919
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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lesioni longitudinali nei
pilastri
lesioni diagonali nei pilastri lesioni ad andamento
diagonale sulle tamponature
lesioni da distacco della
tamponatura
formazione di cavità nella
tamponatura lesioni in campata delle travi
con andamento diagonale
lesioni nei solailesioni alle estremità
delle travilesioni nei pavimenti
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SCHEDA C1 : sezione 5 – modi di danno per strutture in c.a.
20
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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SCHEDA C1 : Sezione 5 – danni ad elementi strutturali (c.a.)
Per il rilevamento
del danno i piani
sono considerati
separatamente
Per ogni piano è fornita
una check list di possibili
manifestazioni del danno
(modi di danno)
Strutture verticali in c.a.
Livello di intensità del danno
Estensione
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Traslazione verticale con
danneggiamento a taglio
Traslazione verticale con
danneggiamento a flessione
Rotazione rigidaTraslazione per
cedimenti differenziali
SCHEDA C1 : sezione 5 – meccanismi di danneggiamento per strutture in c.a.
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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Correlazione tra modi di danno e meccanismi di danneggiamento
Sono state redatte delle schede sintetiche che forniscono delle correlazioni tra i
modi di danno osservati e i meccanismi di danneggiamento compatibili.
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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SCHEDA C1 : sezione 5 – meccanismi di danneggiamento/collasso
MECCANISMI DI COLLASSO
5.3.1)Strutture in cemento armato
Globale Locale
Traslazione verticale con comportamento a taglio ○ ○
Traslazione verticale con comportamento a flessione ○ ○
Rotazione rigida ○ ○
Traslazione e rotazione per cedimenti differenziali ○ ○
Cedimento del vincolo di base di un pilastro ○ ○
Collasso di un piano debole ○ ○
Flessione nelle travi ○ ○
Collasso dei nodi ○ ○
Livello di danno totale 0 ○ 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 ○
5.3.2)Strutture in muratura
Globale Locale
Traslazione verticale con comportamento a taglio ○ ○
Traslazione verticale con comportamento a flessione ○ ○
Traslazione verticale localizzata nelle zone di
estremità
○ ○
Traslazione differenziale di strutture adiacenti ○ ○
Ribaltamento della parete ○ ○
Rottura a flessione della parete ○ ○
Cedimento di architravi e piattabande ○ ○
Rotazione delle spalle di volte ed archi ○ ○
Scorrimento di piano orizzontale ○ ○
Livello di danno totale 0 ○ 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 ○
Il danno complessivo viene valutato dal
tecnico (giudizio esperto) considerando i
meccanismi di danneggiamento rilevati
sulla base dei modi di danno individuati a
livello dei singoli elementi strutturali.
Sono considerati 5
livelli di danno globale
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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Sez. 10 - GIUDIZIO DI AGIBILITÀ
Sono state inserite alcune categorie in più rispetto alla AeDES:
• è stato separato l’INAGIBILE per danni dovuti all’evento
dall’INAGIBILE per carenze preesistenti (per evitare una stima
falsata dei danneggiamenti)
• è stato separato l’INAGIBILE per rischio esterno
dall’INAGIBILE per rischio geologico e idrogeologico (per avere
una stima globale delle zone che necessitano di interventi sul
territorio) 25
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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GIUDIZIO DI AGIBILITÀ
Il tecnico che compila la scheda – a partire dalle valutazioni date nelle apposite sezioni -
assegna i livelli di rischio delle varie categorie (per esempio un livello di danno totale di
livello 1 -2 corrisponde a un rischio strutturale basso)
Se il rischio è basso per tutte le categorie la struttura è agibile
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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GIUDIZIO DI AGIBILITÀ
Se il rischio è basso con provvedimenti anche in una sola categoria la struttura è
temporaneamente inagibile
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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GIUDIZIO DI AGIBILITÀ
Se il rischio è alto anche per una sola categoria la struttura è inagibile
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
ESEMPIO DELLE CLASSI DI AGIBILITÀ DEFINITE NELLA SCHEDA TECNICA
La costruzione non presenta danni strutturali
gravi ma viene classificata
NON AGIBILE PER RISCHIO
IDROGEOLOGICO
a causa della frana attiva presente sul
versante a monte della costruzione
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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Aeolian
• Applicazione 1: Caso post-evento: verifiche di agibilità
post-frana nel comune di Messina in località Giampilieri
• Applicazione 2: Caso post-evento: cedimenti del terreno
nel quartiere Ostiense (via Giustiniano Imperatore)
• Applicazione 3: Caso pre-evento: piazza di Roma in cui
è prevista la realizzazione di un parcheggio sotterraneo
ESEMPI DI APPLICAZIONE DELLA SCHEDA TECNICA
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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AeolianAPPLICAZIONE 1: VERIFICHE DI AGIBILITÀ POST-FRANA - MESSINA
Inquadramento dell’evento – 1 Ottobre 2009
Area in cui sono stati
effettuati i rilievi
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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AeolianAeolianAPPLICAZIONE 1: VERIFICHE DI AGIBILITÀ POST-FRANA – GIAMPILIERI (ME)
In relazione all’evento sono state identificate tre zone caratterizzate da
diversi livelli di pericolosità.
Zona rossa: investita direttamente
dal flusso dei detriti
Zona viola: flusso costituito da
fango e detriti di piccole dimensioni
Zona gialla: non investita dal flusso
di detriti
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Giampilieri superiore
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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AeolianAeolianAeolianAeolianVERIFICHE DI AGIBILITÀ A GIAMPILIERI (ME): edificio in zona rossa
L’edificio è stato considerato
INAGIBILE PER DANNI STRUTTURALI
DOVUTI ALL’EVENTO
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AeolianAeolianAeolianAeolianAeolianVERIFICHE DI AGIBILITÀ A GIAMPILIERI (ME): edificio in zona gialla
L’edificio non è stato interessato dall’evento, risulta quindi
AGIBILE
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
AeolianAeolianAeolianAeolianAeolianVERIFICHE DI AGIBILITA’ GIAMPILIERI (ME): edificio in zona gialla (2)
L’edificio non è stato interessato
dall’evento, ma risulta molto
danneggiato per danni preesistenti
Viene quindi classificato:
INAGIBILE PER CARENZE
PREESISTENTI
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Edificio schedato – scheda N – particella 71
Edificio considerato
Strada statale a monte dell’edificio
Zona interessata
dal movimento
franoso
VALUTAZIONI DI AGIBILITÀ: CONFRONTI CON SCHEDA AEDES (1)
Altolia (comune di Messina) – Ottobre 2009
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
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Vista frontale dell’edificioParticolare dell’accumulo di fango che insiste sulla parete sul retro
VALUTAZIONI DI AGIBILITÀ: CONFRONTI CON SCHEDA AEDES (2)
L’edificio, a parte il terreno franato che insiste sulla parete posteriore,
risulta integro. Il problema è dato dal versante dissestato alle spalle della
costruzione. Con schede AeDES viene considerato
INAGIBILE PER RISCHIO ESTERNO
ma non c’è modo - oltre alle note - di specificare che il rischio esterno è
legato a un dissesto del territorio (potrebbe anche essere la vicinanza ad
un edificio pericolante).
In questo modo quando viene fatto il conteggio sintetico degli edifici inagibili
non è possibile separare gli edifici effettivamente danneggiati da quelli
inagibili per rischio frana.
Non è quindi possibile differenziare gli interventi sulle costruzioni
dagli interventi sul territorio.
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Vista frontale dell’edificioParticolare dell’accumulo di fango che insiste sulla parete sul retro
VALUTAZIONI DI AGIBILITÀ: CONFRONTI CON SCHEDA AEDES (3)
Nella scheda tecnica proposta si considera anche la voce:
INAGIBILE PER RISCHIO GEOLOGICO E IDROGEOLOGICO
Questa categoria è finalizzata proprio all’individuazione di zone in cui gli
edifici sono ancora integri o poco danneggiati ma sono necessari
interventi sul territorio
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
Gli strumenti esistenti per il rilievo di edifici interessati da fenomeni geologici non
risultavano adeguati.
È stata quindi proposta una scheda tecnica multilivello per il rilievo speditivo
delle costruzioni che considera gli aspetti tipici del danneggiamento indotto da
dissesti geologici e idrogeologici.
La scheda può essere utilizzata come strumento predittivo o per le verifiche
di agibilità in situazioni post-evento. E’ uno strumento utile per raccogliere
allo stesso tempo informazioni sia sul territorio che sul patrimonio edilizio.
In particolare, attraverso l’analisi dei modi di danno e dei meccanismi di
danneggiamento correlati è possibile formulare ipotesi sul tipo di dissesto
geologico in atto.
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Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,
Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
S. Arangio,