Analisi sismiche e tecniche d'intervento per costruzioni esistenti in calcestruzzo armato. Il caso di studio : la casa dello studente, L'Aquila

This thesis presents the studies concerning the causes of the partial collapse that affected the "Casa dello Studente", located in L'Aquila (Italy), during the earthquake of April 6 2009. An investigation into both the design standards in force at the time of the building construction and the engineering handbooks of the same period was carried out and a detailed exam was performed on the original plan drawn up in 1965, and several in situ investigations were carried out. The results of all these studies have been the basis of the structural modeling. This approach has led to the definition of a reliable structural model, which is the basis of seismic analyses performed and here presented. Two types of seismic analyses have been carried out: a nonlinear pushover analysis, and a linear time-history dynamic analysis. The results show that, for an earthquake acting mainly in the North-South direction as that on April 6th 2009, there are essentially two collapse mechanisms: the collapse in shear at floors 1 to 4 of the beam 18-29, located in the central area of the building and linking the North and the South wing, and the collapse in shear at the ground floor of all the columns of the North wing. The results show that the collapse occurs first in the beam and immediately after on the columns, but also that the two mechanisms are independent of each other. In fact, while the collapse of the central zone is mainly due to the presence of a REI wall (introduced subsequently, during a renovation work) on the beam 18-29, the shear collapse of the columns of the North wing occurs regardless of the presence of this wall, due to the low shear strength of these elements. Finally, a study is carried out about a remedial intervention, considering the insertion of a concrete shear walls within the existing structure, to valuate its efficacy and feasibility. The resistance requirements of existing elements in the new structural configuration are not met, due to the low amount of shear reinforcement. This would require further strengthening interventions. It is concluded that the remedial intervention studied is neither effective nor convenient, as alone would not allow to make the building compliant to the regulations currently in force in Italy.

Il presente elaborato di tesi tratta degli studi e delle analisi effettuate relativamente alle cause del crollo parziale che ha interessato la “Casa dello Studente”, sita in L’Aquila (Italia), il 6 Aprile del 2009. Ai fini di pervenire ad un’adeguata conoscenza della costruzione in esame, è stata svolta un’indagine sulle norme progettuali in vigore nel periodo di costruzione dell’edificio e sulla manualistica dell’epoca, nonché un esame dello stesso progetto originale redatto nel 1965, e delle risultanze derivanti dalle indagini effettuate in situ. Tale approccio ha portato a poter definire un affidabile modello strutturale, che è alla base delle analisi sismiche svolte e nel seguito presentate. Si sono svolte due tipologie di analisi sismiche: un’analisi pushover non lineare, e un’analisi dinamica lineare time-history. I risultati delle analisi mostrano che, in relazione ad un sisma che agisce prevalentemente in direzione Nord-Sud come quello avvenuto il 6 Aprile, i meccanismi di collasso che si generano sono essenzialmente due: il collasso per taglio ai piani primo, secondo, terzo e quarto della trave 18-29, situata nella zona centrale della costruzione e che collega l’ala Nord con l’ala Sud; e il collasso per taglio in corrispondenza del piano terra di tutti i pilastri dell’ala Nord. I risultati mostrano che il collasso avviene prima sulla trave e subito dopo sui pilastri, ma che i due meccanismi sono indipendenti tra loro. Infatti, mentre il crollo della zona centrale è dovuto principalmente alla presenza di una parete REI (introdotta successivamente, durante un intervento di ristrutturazione) sulla trave 18-29, il collasso per taglio dei pilastri dell’ala Nord avviene indipendentemente dalla presenza della parete REI ed è causata da una scarsa resistenza a taglio di tali elementi. Infine, si è effettuato uno studio di un intervento di adeguamento consistente nell’inserimento di pareti di taglio in c.a. nel complesso strutturale esistente per valutarne la fattibilità e l’efficacia. Le verifiche di resistenza effettuate sugli elementi esistenti nella nuova configurazione strutturale non sono soddisfacenti a causa della limitata armatura a taglio presente. Questi necessiterebbero di ulteriori interventi di rinforzo diffusi. Ciò porta a concludere che l’intervento d’adeguamento studiato non è né efficace né conveniente, in quanto da solo non consente di rendere la costruzione conforme alle normative attualmente in vigore in Italia.