Tutti i recenti terremoti italiani hanno mostrato una notevole vulnerabilità delle costruzioni storiche in muratura, la cui risposta è governata da una gerarchia dei meccanismi di danno: disgregazione della tessitura muraria (anche detti meccanismi di modo 0); meccanismi al di fuori del piano delle pareti (anche detti meccanismi di modo 1); meccanismi nel piano delle pareti (anche detti meccanismi di modo 2). La disgregazione è il meccanismo di livello più basso e, se attivata, porta al collasso la struttura muraria, non permettendo lo sviluppo dei meccanismi di livello più elevato e non garantendo neppure resistenza nei confronti dei carichi gravitazionali. La disgregazione è governata dalla natura discreta muratura, quindi dalla geometria degli elementi lapidei e dalla qualità della malta. Allo stato non esistono procedure meccaniche di verifica nei confronti della disgregazione, ma solo metodi basati su giudizio esperto e tecniche di diagnostica. Il progetto di ricerca punta invece a: i) documentare sezioni murarie messe a nudo dal terremoto del 2016 ad Amatrice, ii) esplorare tecniche avanzate di modellazione, iii) calibrare tali tecniche sulla base di prove sperimentali di caratterizzazione della malta, iv) validare tecniche semplificate di verifica. La raccolta di sezioni murarie costituirà una base di dati per la modellazione. Le tecniche avanzate, sfruttando un approccio agli elementi finiti-discreti, permetteranno di valutare la risposta a registrazioni di terremoti, tenendo conto dell'effettiva tessitura della muratura e della resistenza a trazione della malta. Le prove sperimentali stabiliranno correlazioni fra composizione della malta, resistenza a compressione e resistenza a trazione. Le tecniche semplificate consentiranno a un qualunque professionista dotate di un codice di calcolo di largo utilizzo di eseguire verifiche strutturali sulla base di poche caratteristiche della muratura.
L'innovatività della ricerca e le potenzialità di realizzare un avanzamento delle conoscenze, rispetto allo stato dell'arte, sono illustrate con riferimento ai quattro Task individuati nella precedente sezione.
Documentazione di sezioni murarie del Lazio
La ricerca offrirà una documentazione di sezioni murarie anche per la nostra regione, finora non documentata al pari di altre. Sarà inoltre esplorata la possibilità di sviluppare procedure automatiche che consentano il passaggio fotografia -> geometria -> elementi discreti -> elementi finiti sulla base della scrittura di codici Matlab che consentano il dialogo fra Zephir, Rhinoceros, LS-DYNA PrePost, Ansys, LS-DYNA.
Modellazione avanzata agli elementi finiti e discreti
La modellazione avanzata costruirà una base dati per valutare parametricamente l'influenza dei seguenti parametri: caratteristiche dell'input sismico, geometria della parete nel suo complesso e della tessitura, resistenza a trazione della malta. Analisi di questo tipo sono estremamente rare nella letteratura e si collocano sulla frontiera della ricerca.
Indagini su malte in laboratorio
Le prove sulle malte consentiranno di stabilire equazioni di correlazione fra resistenza a trazione e: i) resistenza a compressione, ii) composizione della malta. Laddove infatti none esistono prove diagnostiche per valutare direttamente la resistenza a trazione, esistono invece protocolli di prova per stimare la resistenza a compressione (prove penetrometriche) o la composizione della malta (spettroscopia, calcimetria). Si svilupperanno quindi protocolli operativi per valutare un parametro decisivo per il giudizio di vulnerabilità sismica nei confronti dei meccanismi di disgregazione.
Validazione di una procedura numerica semplificata
Il progetto di ricerca svilupperà una procedura numerica semplificata che sia utilizzabile nella pratica professionale. Saranno fornite indicazioni operative su: i) discretizzazione della muratura secondo lo spessore e l'altezza, ii) opportuna assunzione della resistenza della malta, iii) selezione dell'input sismico da banche dati ad accesso aperto.