Analisi dinamica incrementale applicata alla valutazione della fragilità di edifici esistenti e monumenti storici = Assessment of the fragility of existing builgings and classical monuments through incremental dynamic analysis

L’obiettivo dello studio è la valutazione della vulnerabilità sismica di alcuni tipi di strutture che più caratterizzano il patrimonio edilizio e culturale della zona del Mediterraneo. L’analisi dinamica incrementale è un metodo di analisi che richiede l’applicazione, su modelli strutturali, di una serie di accelerogrammi, ognuno scalato per diversi fattori di scala che ne rappresentano l’intensità; ciò che ne emerge è una rappresentazione grafica, attraverso curve dette IDA, della relazione tra una determinata Intensity measure e una determinata Damage measure. Volendo inoltre estendere lo studio ad un approccio probabilistico, i risultati ottenuti dalle IDA sono usati per stimare le funzioni di fragilità delle strutture analizzate. La prima parte dell'elaborato è svolta in Italia con l’Ing. Di Trapani e, dopo aver selezionato un set di accelerogrammi e una serie di fattori di scala, sono effettuate analisi incrementali dinamiche su due campioni in muratura, testati e calibrati da Angel et al. nel 1994, con differenti proprietà geometriche e meccaniche; sono valutate diverse configurazioni in cui: si varia la rigidezza delle molle che simulamo il contatto tra telaio e pannello e si ipotizza prima una configurazione integra e poi dei pre-danneggiamenti nel piano a diversi livelli di drift, per esaminare l'interazione in-plane/out-of-plane. Analogamente alla prima parte, lo studio è esteso su un edificio multipiano; sono scelti adeguati fattori di scala per un set di accelerogrammi e sono svolte analisi incrementali dinamiche bidirezionali su un edificio di tre piani a telai in C.A. tamponati, al fine di valutare l'interazione tra spostamenti nel piano e fuori piano e la fragilità dei singoli pannelli al variare della propria quota. Tutte le analisi sono svolte in ambiente OpenSees ed i dati elaborati mediante scripts di Matlab. La seconda parte della tesi è sviluppata in collaborazione con il Dr. Sarhosis Vasilis presso la University of Leeds e riguarda la valutazione della fragilità di monumenti storici mediante analisi incrementali dinamiche; sono esaminate due colonne multi-drums che, sotto l'azione di un terremoto, sono soggette al movimento delle pietre, individuale o in gruppo, con oscillazione e/o con slittamento sul letto di malta. Per ogni colonna, sono studiati due casi: considerando la sola componente orizzontale e considerando anche quella verticale; le strutture selezionate hanno determinate proprietà geometriche e meccaniche tale da mediare quelle esistenti nella letteratura archeologica. Tutte le strutture sono modellata mediante modellazione discreta, tutte le analisi svolte utilizzando il software UDEC 6.0 ed i dati elaborati mediante scripts di Matlab. Gli esiti prodotti nell'elaborato mostrano come l'analisi dinamica incrementale sia uno strumento fondamentale per comprendere il comportamento non lineare delle strutture, essendo questo governato da molteplici fattori, quali proprietà geometriche e meccaniche della struttura in esame, quota dell'elemento analizzato e intensità dell'azione sismica. Tutti i risultati sono conformi alle aspettative e pongono delle ottime basi per sviluppi futuri, quali vari contributi ai database dei dati sperimentali, variando le geometrie e le caratteristiche dei materiali.