Danno sismico in edifici in cemento armato : misura attraverso gli indici di danno

The seismic damage estimation of a building has always been a very sensitive issue of Earthquake Engineering and still represents an area of advanced research. Over the years, several researchers tried to give formulations of the damage that could be more comprehensive and reliable, so that they could perform interesting analysis on the existing building, but also to those of new construction, to arrive to important conclusions about damage assessment and buliding retrofitting decisions. In this thesis, we want to provide a method to calculate the structural and non-structural seismic damage to a reinforced concrete residential building, that is subject to seven seismic events characterized by different values of peak ground accelerations (PGA). The calculation of these indices was made in a way that allow to have a more immediate and iterative method, so that the spreadsheet can be used without large variations , if not in the structural elements stresses, in the materials properties and in the elements sections. The calculated damage indices represent different levels of damage: infact, we provided different values for local damage, for global damage and for the damage of every single building floor. A further analysis in the dissertation is the passage from the damage indices just described to another type of index , which represents the post-earthquake cost of the seismic damage that we should face to repair the building. This step is even more relevant in the case of decision-making processes regarding the seismic safety of buildings. Finally, although this analysis is about one single example building, this study is meant to affect the building existing heritage in Milan made with concrete structures , and it is therefore provided a hypothesis of its classification for the presented method future extension.

La stima del danno sismico di un edificio è sempre stato un tema molto delicato dell’Ingegneria Sismica e ne rappresenta ancora un settore di ricerca avanzata. Diversi studiosi nel corso degli anni hanno cercato di dare formulazioni del danno che potessero essere sempre più esaustive e attendibili, in modo che si potessero compiere interessanti analisi sul patrimonio edilizio esistente, ma anche di nuova costruzione, per arrivare ad importanti conclusioni di carattere decisionale riguardo alla valutazione degli eventuali danni e/o all’adeguamento strutturale, e non strutturale, degli edifici. Nella presente tesi, si vuole fornire un metodo di calcolo del danno sismico strutturale e non strutturale per un edificio in cemento armato di tipo residenziale sottoposto a sette eventi sismici caratterizzati da diverse accelerazioni di picco orizzontale al suolo. Il calcolo di questi indici è stato improntato sulla possibilità di renderlo il più immediato e iterativo possibile, in modo che i fogli di calcolo possano essere utilizzati senza grandi variazioni, se non nelle sollecitazioni a cui sono sottoposti gli elementi strutturali, nelle proprietà dei materiali e nelle sezioni degli elementi. Gli indici di danno calcolati rappresentano diversi livelli di scala, ossia viene fornito un valore di danno locale per ogni elemento, un valore di danno globale per l’edificio intero, ed, infine, un valore indicativo del danno per ogni piano dello stabile. Un’ulteriore analisi compiuta nella seguente dissertazione è il passaggio dagli indici di danno appena descritto ad un’altra tipologia di indici, che rappresenta il costo del danno sismico che bisognerebbe affrontare per riparare l’edificio in situazione di post-sisma. Tale passaggio risulta ancora più rilevante nel caso di processi decisionali per quanto riguarda la sicurezza sismica degli edifici. Infine, benché in questa sede si prenda in analisi un solo edificio esemplificativo, lo studio è diretto ad interessare parte del patrimonio edilizio milanese esistente che presenti strutture in cemento armato, e viene perciò fornita un’ipotesi di classificazione dello stesso per la futura estensione del metodo presentato.