vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici - stefania arangio

Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici

S. Arangio,

Stefania Arangio

9 Dicembre 2014

Giornata di studio in onore del Prof. Marcello Ciampoli


S. Arangio,


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


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


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


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


S. Arangio,

OUTLINE




- Livello C1

• Sez. 4: tipologia edilizia




Pagina 99


S. Arangio,

PERICOLOSITÀ GEOLOGICHE

Legate a eventi naturali

(frane, alluvioni, cedimenti fondali)

Legate a interventi antropici

(per esempio cedimenti dovuti a scavi)

Pagina 1010


S. Arangio,

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

11


S. Arangio,

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


S. Arangio,

OUTLINE




- Livello C1




Pagina 1313


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


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

Pagina 1515


S. Arangio,

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


S. Arangio,

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

Pagina 1717


S. Arangio,

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

Pagina 1818


S. Arangio,

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.

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Pagina 1919


S. Arangio,

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

20

SCHEDA C1 : sezione 5 – modi di danno per strutture in c.a.

20


S. Arangio,

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

21


S. Arangio,

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.

22


S. Arangio,

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.

23


S. Arangio,

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

24


S. Arangio,

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


S. Arangio,

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

Pagina 2626


S. Arangio,


Se il rischio è basso con provvedimenti anche in una sola categoria la struttura è

temporaneamente inagibile

Pagina 2727


S. Arangio,


Se il rischio è alto anche per una sola categoria la struttura è inagibile

Pagina 2828


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

Pagina 2929


S. Arangio,

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

30


S. Arangio,

AeolianAPPLICAZIONE 1: VERIFICHE DI AGIBILITÀ POST-FRANA - MESSINA

Inquadramento dell’evento – 1 Ottobre 2009

Area in cui sono stati

effettuati i rilievi

31


S. Arangio,

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

32

Giampilieri superiore


S. Arangio,

AeolianAeolianAeolianAeolianVERIFICHE DI AGIBILITÀ A GIAMPILIERI (ME): edificio in zona rossa

L’edificio è stato considerato

INAGIBILE PER DANNI STRUTTURALI

DOVUTI ALL’EVENTO

33


S. Arangio,

AeolianAeolianAeolianAeolianAeolianVERIFICHE DI AGIBILITÀ A GIAMPILIERI (ME): edificio in zona gialla

L’edificio non è stato interessato dall’evento, risulta quindi

AGIBILE

34


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


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

36


S. Arangio,

Vista frontale dell’edificioParticolare dell’accumulo di fango che insiste sulla parete sul retro


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.

37


S. Arangio,

Vista frontale dell’edificioParticolare dell’accumulo di fango che insiste sulla parete sul retro


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

38


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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S. Arangio,

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