(21.07.2025) Mariani M., Pugi F.: Acceleration, Jerk and Masonry Disaggregation. Seismic Effects on Existing Masonry Buildings, CompDyn 2025, 10th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, Rhode Island, Greece, 15-18 June 2025

Abstract
Masonry buildings constitute a significant portion of the existing building heritage. Observation of damage from seismic events reveals a hierarchy of collapse mechanisms, ranked by vulnerability: masonry disaggregation, connection failures, rigid body mechanisms, exceed-ance of elasto-plastic capacity.
Masonry disaggregation is a brittle failure mechanism typical of low-quality masonry subjected to high structural accelerations. Despite its critical role, it is generally overlooked in seismic risk assessments and retrofitting projects.
This work highlights and characterizes the close relationship between masonry quality, disaggregation and high-frequency seismic content (Jerk). The tendency toward disaggregation is not solely an intrinsic property of the masonry’s texture; it is also triggered and enhanced by vertical vibration dynamics. By analyzing Jerk intensity and frequency, and considering its effects on masonry quality, disaggregation can be effectively incorporated in computational analyses, allowing for more realistic seismic risk indicators. Studies conducted in this field show that upgrading low-quality masonry is a key element in any structural strengthening intervention.

Keywords: masonry disaggregation in existing building; high-frequency seismic content (Jerk); masonry quality index; dynamic of vertical vibration; relationship between Jerk, disaggregation and masonry quality.

(31.10.2023) Mariani M., Pugi F..: Impulsive actions due to seismic jerk and design of reinforcements to counteract their effects in masonry buildings, CompDyn 2023, 9th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, Athens, Greece, 12-14 June 2023

Abstract
Studies on the impulsive content of seismic acceleration have highlighted the close correlation between damages caused by jerk and local failures with eventual trigger of chaotic collapses.
The impulsive hammering actions can in fact generate stress concentration and consequently disaggregation. This study investigates the potential causes of structural node failures and identifies the interventions able to counteract the effects of jerk, particularly in the case of rubble stone masonry with low-quality mortar. Containment of masonry and placement of tensile-resistant elements designed to absorb the impulsive stresses proved necessary. Placement of additional transversal elements constitutes a natural extension of reinforced plaster interventions, both with traditional and modern techniques such as FRCM.
Through additional bent elements, the continuity of the reinforced plaster at the structural connections can be ensured. This aspect is often overlooked particularly in the connections between load-bearing walls and internal floor slabs. The interruption of reinforced plaster at the extrados and intrados of floor slabs constitutes, in fact, an important cause of local vulnerability.

Keywords: existing buildings, masonry structures, seismic motion, seismic jerk, impulsive forces, floor-to-wall connection, strengthening interventions

(18.01.2023) Mariani M., Pugi F.: Jerk sismico e sollecitazioni impulsive: progettazione di rinforzi delle murature

Il contenuto impulsivo dell'accelerazione svolge un ruolo fondamentale nel danneggiamento locale.
In questo articolo, dopo un inquadramento del Jerk e dei suoi effetti sulle strutture, viene proposta per la prima volta una procedura progettuale relativa ai particolari costruttivi degli edifici esistenti in muratura, finalizzata all’individuazione di specifici criteri di contrasto agli effetti delle azioni impulsive.


Per gli edifici esistenti in muratura, i progetti di consolidamento antisismico, negli àmbiti sia della riparazione sia della prevenzione, devono assicurare il collegamento perimetrale dei solai e la corretta connessione con le murature portanti. Tuttavia questo può rivelarsi insufficiente per evitare crisi locali sotto effetti impulsivi prodotti dal Jerk, con perdita di robustezza e innesco di crolli caotici progressivi, particolarmente temibili nei casi di muratura disordinata e con malta di bassa qualità.

L’equilibrio e la resistenza dei nodi di vincolamento dei solai devono pertanto essere analizzati anche nei confronti delle continue variazioni dell’accelerazione, che possono generare azioni impulsive Jerk di entità localmente superiore alle sollecitazioni statiche e sismiche inerziali, con concentrazioni di stress e possibili disgregazioni della muratura.

Si rivelano necessari il contenimento della muratura e l’inserimento di elementi resistenti a trazione riservati all’assorbimento delle sollecitazioni impulsive. Elementi trasversali aggiuntivi costituiscono una naturale estensione dell’intervento con intonaco armato, sia di tipo tradizionale sia di nuova generazione. Con l’aggiunta di elementi piegati si può garantire la continuità dell’intonaco armato in corrispondenza del nodo, aspetto in genere trascurato in particolare nei nodi fra pareti portanti e solai interni all’edificio. L’interruzione dell’intonaco armato in corrispondenza dell’estradosso e dell’intradosso del solaio può infatti costituire una causa di vulnerabilità locale.
Indice dell'articolo
• Richiami fondamentali sul Jerk
• Identificazione delle correlazioni fra grandezze caratteristiche del jerk e parametri per la progettazione strutturale
• Azioni impulsive ai nodi: progetto di consolidamento locale 
• Elementi aggiuntivi trasversali di collegamento di contrasto al jerk
• Elementi strutturali aggiuntivi trasversali e piegati di contrasto al jerk
• Esempio applicativo
  • Rinforzo strutturale con soli elementi trasversali 
  • Rinforzo strutturale con elementi trasversali ed elementi piegati 

(02.11.2020) Mariani M., Pugi F., Francioso A.: Effects of impulsive actions due to seismic jerk and local failures in masonry structures, EuroDyn 2020, XI International Conference on Structural Dynamics, Streamed from Athens, Greece, 23–26 November 2020

Abstract
Recent studies highlighted aspects of the seismic motion and the structural response which are usually ignored or not properly considered: the chaotic and spatial nature of the seismic motion, the importance of the vertical seismic component and its effect on the vulnerability of the structures. Considering seismic acceleration as a vector in space, the path outlined by the vector at each instant is the 3D representation of the accelerograms. The study of spatial accelerograms reveals interesting new aspects related to the variation of acceleration and the impulsive nature of the seismic motion.
The seismic jerk (first derivative of acceleration and third derivative of displacement) is the fundamental component of the impulsive actions associated to high frequency content of the seismic motion. During the seismic event, the continuous variation of acceleration, in terms of modulus and direction, causes impulses (hammering, shaking, disconnection, etc.). In masonry structures they lead to local failures of the connections, disaggregation and damage accumulation with loss of ductility.
Monitoring the seismic jerk in three directions may provide more significant information on the damage rather than monitoring the interstory drift. A design process is finally outlined: the study of the seismic motion impulsive content leads to solutions for structural retrofit aimed at strengthening masonry elements and improvement of connections. 

Keywords: Masonry Structures, Seismic Motion, Jerk, Impulsive Forces

(22.06.2020) Mariani M., Pugi F.: JERK: effetti delle azioni sismiche impulsive e crisi locali nelle strutture in muratura

- Il jerk, derivata prima dell’accelerazione sismica e terza dello spostamento, finora scarsamente considerato, è la componente fondamentale delle azioni impulsive corrispondenti al contenuto in alta frequenza del moto sismico

- Il susseguirsi continuo delle variazioni di accelerazione per intensità e per direzione nel corso dell'evento sismico, determina impulsi (martellamento, scrollamento, scuotimento, ecc.) che, nelle strutture in muratura, generano crisi locali delle connessioni, fenomeni disgregativi e accumulo del danno con riduzione progressiva della duttilità

- Il monitoraggio del jerk sismico triassiale negli edifici in muratura potrebbe fornire informazioni sui danni causati dall'evento più significative rispetto al monitoraggio dello spostamento orizzontale di interpiano

- Al fine di migliorare la capacità resistente nei confronti del fenomeno impulsivo sono proposte soluzioni per il consolidamento strutturale finalizzate al rinforzo tridimensionale dei collegamenti e al miglioramento della resistenza delle murature

- Il riferimento alle azioni sismiche impulsive è contenuto nella Normativa Tecnica vigente




Indice

PREMESSA

1. MOTO SISMICO: SPOSTAMENTO E ACCELERAZIONE

2. MOTO SISMICO: VARIAZIONI DELL'ACCELERAZIONE
  2.1. JERK: DERIVATA PRIMA DELL'ACCELERAZIONE
    2.1.1. IL JERK NEL MOTO SISMICO
    2.1.2. SISMOGRAMMA 2D DEL JERK E CONFRONTO CON L'ACCELEROGRAMMA
    2.1.3. SISMOGRAMMA 3D DEL JERK
    2.1.4. IL VETTORE JERK NELL'ACCELEROGRAMMA 3D
    2.1.5. FORZE IMPULSIVE PRODOTTE DAL JERK
  2.2. VARIAZIONE DEL JERK: SNAP, DERIVATA SECONDA DELL'ACCELERAZIONE
    2.2.1. LO SNAP NEL MOTO SISMICO
    2.2.2. SISMOGRAMMI 2D: CONFRONTI FRA SNAP, JERK E ACCELERAZIONE
    2.2.3. SISMOGRAMMA 3D DELLO SNAP
    2.2.4. IL VETTORE SNAP NELL'ACCELEROGRAMMA 3D. PIANO OSCULATORE
    2.2.5. CURVATURA E TORSIONE DELL'ACCELEROGRAMMA

3. ANALISI DELLE FREQUENZE
  3.1. ACCELERAZIONE E JERK: SISMOGRAMMI E SPETTRI DI FOURIER
  3.2. PERIODO RAPPRESENTATIVO DEL MOTO SISMICO

4. EVENTI IN TERRITORIO ITALIANO: ELABORAZIONI E ANALISI
  4.1. ELABORAZIONE STATISTICA SU PGA, PGJ E FORZE IMPULSIVE
    4.1.1. CORRELAZIONE PGA-PGJ
    4.1.2. CORRELAZIONE PGJ-FORZA IMPULSIVA MASSIMA
    4.1.3. CORRELAZIONE PGA-FORZA IMPULSIVA MASSIMA
  4.2. ELABORAZIONE STATISTICA SUL PERIODO MEDIO

5. EFFETTI DELLE AZIONI IMPULSIVE SULLE COSTRUZIONI
  5.1. JERK E SNAP NELLA LETTERATURA INTERNAZIONALE. SPETTRI DI RISPOSTA DEL JERK
  5.2. JERK VERTICALE: EFFETTI DELL'AMPLIFICAZIONE E DELLA RISONANZA
  5.3. LE AZIONI SISMICHE IMPULSIVE NELLA NORMATIVA VIGENTE
  5.4. JERK E MONITORAGGIO PER INFORMAZIONI SUI DANNI CAUSATI DAL SISMA

6. PARTICOLARI COSTRUTTIVI PER IL CONSOLIDAMENTO DELLE MURATURE

CONCLUSIONI
BIBLIOGRAFIA
RINGRAZIAMENTI

ALLEGATO 1: VIDEO

ALLEGATO 2: PARTICOLARI COSTRUTTIVI

APPENDICE A. ACCELERAZIONE E JERK PER ALCUNI EVENTI NOTEVOLI
  A.1. ITALIA CENTRALE, 30.10.2016
  A.2. EMILIA, 29.05.2012
  A.3. L'AQUILA, 06.04.2009

APPENDICE B. PGA, PGJ E FORZE IMPULSIVE PER GLI EVENTI ANALIZZATI NELLE ELABORAZIONI STATISTICHE DEL CAP. 4

APPENDICE C. PERIODO MEDIO DI ACCELERAZIONE E JERK PER GLI EVENTI ANALIZZATI NELLE ELABORAZIONI STATISTICHE DEL CAP. 4

APPENDICE D. MOTO SISMICO ROTAZIONALE

(07.11.2019) Mariani M., Pugi F.: La componente sismica verticale è sempre da considerare perchè rilevante vicino e lontano dalla sorgente

- L'analisi degli accelerogrammi dei terremoti strumentati dal 1976 (Friuli) ad oggi, eseguita nel presente articolo, dimostra la contemporaneità delle componenti orizzontali e verticale, sia in zone vicine alla sorgente del terremoto (near-fault), sia in zone più lontane (far-fault)

- Elaborazioni numeriche e grafiche sugli accelerogrammi, condotte con metodi appositamente messi a punto dagli Autori, evidenziano la natura fisica tridimensionale del moto sismico: l'accelerazione è una grandezza vettoriale costituita in modo inscindibile da tre componenti, due orizzontali e una verticale

- Gli eventi sismici analizzati sono, in ordine cronologico a partire dal più recente: Italia Centrale, 30.10.2016; Accumuli, 24.08.2016; Emilia, 29.05.2012; L'Aquila, 06.04.2009;  Umbria-Marche, 26.09.1997; Irpinia, 23.11.1980; Valnerina, 19.09.1979; Friuli, 06.05.1976

- La giusta rilevanza della componente verticale del sisma nella Normativa tecnica vigente 




Indice

PREMESSA

ANALISI DI ACCELEROGRAMMI ESEGUITA IN FUNZIONE DELLA DISTANZA RISPETTO ALLA SORGENTE SISMICA

(1) ITALIA CENTRALE, 30.10.2016
(1_1) CASTELLUCCIO DI NORCIA: CLO 
(1_2) ACCUMULI: ACC
(1_3) FABRIANO: FBR

(2) ACCUMULI, 24.08.2016
(2_1) NORCIA: NOR
(2_2) MASCIONI-CAMPOTOSTO: MSCT
(2_3) MONTE FEMA: FEMA
(2_4) SARNANO: SNO

(3) EMILIA, 29.05.2012
(3_1) MEDOLLA: MIR01
(3_2) MIRANDOLA: MRN
(3_3) QUARANTOLA 1: MIR03
(3_4) FINALE EMILIA: FIN0
(3_5) SANT'AGOSTINO: SAG0

(4) L'AQUILA, 06.04.2009
(4_1) L'AQUILA-V.ATERNO: AQK
(4_2) L'AQUILA-V.ATERNO: AQV
(4_3) CELANO: CLN

ALTRI EVENTI: UMBRIA-MARCHE, IRPINIA, VALNERINA, FRIULI
CONSIDERAZIONI SUI RISULTATI
LA GIUSTA RILEVANZA DELLA COMPONENTE VERTICALE DEL SISMA NELLA NORMATIVA TECNICA VIGENTE

CONCLUSIONI
RINGRAZIAMENTI
RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
 

Mariani M., Pugi F., Francioso A.: Vertical component of the seismic action: amplified vulnerability of existing masonry buildings, CompDyn 2019, Crete, Greece, 24–26 June 2019

Abstract
The recurrent earthquakes which recently stroked the center of Italy caused severe damages to the built heritage showing extensive disaggregation mainly due to poor masonry quality. In this phenomenon, the vertical seismic accelerations played a crucial role.
The aim of this study is to define a methodology for considering the effects of the vertical seismic component in the seismic assessment of masonry buildings through kinematic and pushover analysis. In pushover analysis, inertial forces caused by the vertical accelerations are considered in the safety verifications of the elements resulting in a drop of the global resistance and displacement capacity of the structure. The proposed methodology is applied to the case study of a two-stories masonry building for several levels of seismic action and for different levels of masonry quality. The results of the analyses performed with and without the vertical seismic component are compared and discussed. Then, the methodology is applied to the seismic assessment of a real masonry building through pushover analysis of the current state and evaluation of possible strengthening measures. The effect of the vertical seismic component in both configuration of the building is discussed.

Keywords: Seismic assessment, Existing Masonry Buildings, Vertical Component, Pushover Analysis, Kinematic Analysis, Equivalent Frame Method

(03.04.2019) Mariani M., Pugi F.: Sisma verticale" nelle NTC 2018: edifici esistenti e comportamento strutturale "atteso"

- Riflessioni ulteriori sugli edifici esistenti in muratura e la necessità di considerare il sisma verticale in relazione al comportamento strutturale "atteso", come previsto dalla Normativa vigente



Indice

EDIFICI ESISTENTI: IL COMPORTAMENTO STRUTTURALE "ATTESO" 
COMPONENTE SISMICA VERTICALE": CAUSE ED EFFETTI IDENTIFICABILI CON CERTEZZA
CONSEGUENZE PROGETTUALI
 

(12.03.2019) Mariani M., Pugi F.: Circolare NTC2018: "sisma verticale" da considerare in entrambe le analisi non lineari statica e dinamica

- Riflessioni ulteriori sugli edifici in muratura che confermano l'inclusione della componente sismica verticale in tutte le analisi non lineari, come previsto dalla Normativa vigente



Indice

COMPORTAMENTO NON LINEARE DEGLI EDIFICI IN MURATURA
ANALISI DINAMICA NON LINEARE, ANALISI PUSHOVER E "SISMA VERTICALE"
"SISMA VERTICALE" E INDICATORI DI RISCHIO SISMICO
 

(18.02.2019) Mariani M., Pugi F.: Circolare NTC2018: finalmente si dovrà progettare considerando il sisma verticale

- Gli studi sugli effetti negativi della componente sismica verticale hanno trovato il giusto riscontro nella nuova Circolare



Indice

IL SISMA VERTICALE NELLA CIRCOLARE ALLE NTC 2018
MODELLAZIONE DELL'AZIONE SISMICA
CONTEMPORANEITA' DELLE COMPONENTI SISMICHE ORIZZONTALI E VERTICALE
SISMA VERTICALE: ANALISI DI VULNERABILITA' E PROGETTAZIONE DEGLI INTERVENTI
 

(20.12.2018) Mariani M., Pugi F., Francioso A.: Sisma verticale: modellazione e analisi in ambito professionale sugli edifici esistenti in muratura

- Evoluzione applicativa del percorso delineato dagli stessi Autori con i contributi precedenti sulle osservazioni ed interpretazioni del sisma verticale

- Influenza delle fessurazioni da cicli di compressione e decompressione del sisma verticale su rigidezza, resistenza e capacità di deformazione

- Contributi singoli o simultanei delle componenti sismiche orizzontali e verticale

- Definizione di un algoritmo conforme alle Norme vigenti implementabile in qualsiasi software professionale 

- Conseguenze del sisma verticale sulla Perdita Annuale Media attesa (PAM)



Indice

PREMESSA

1. ANALISI DI VULNERABILITA' ED EFFETTI DEL SISMA VERTICALE
   1.1. ANALISI PUSHOVER
      1.1.2. EVOLUZIONI DELLA PROCEDURA 
      1.1.3. ALGORITMO DI ANALISI PUSHOVER
   1.2. ANALISI CINEMATICA

2. CASI APPLICATIVI CON SOFTWARE PROFESSIONALE
   2.1. ESEMPIO 1
      2.1.1. ANALISI PUSHOVER 
      2.1.2. ANALISI CINEMATICA
   2.2. ESEMPIO 2
      2.2.1. ANALISI PUSHOVER. SIMULTANEITA' DELLE COMPONENTI SISMICHE
      2.2.2. INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO
      2.2.3. CLASSIFICAZIONE SISMICA

3. CONCLUSIONI

APPENDICE
   A.1. FORZE SPETTRALI VERTICALI E CAPACITA' IN TERMINI DI PGA
 

(01.10.2018) Mariani M., Pugi F., Francioso A.: Sisma verticale: amplificazione della vulnerabilità degli edifici esistenti in muratura

- Studi e analisi sulle conseguenze del sisma verticale in coerenza con la Normativa D.M.17.1.2018 e con la relativa Circolare in corso di approvazione

- Proiezione verso una metodologia di modellazione e calcolo utilizzabile in àmbito professionale



Indice

PREMESSA

1. CAPACITA' DELLE STRUTTURE MURARIE: DAL SINGOLO PANNELLO ALL'EDIFICIO
   1.1. ANALISI MODALE
   1.2. ANALISI PUSHOVER
      1.2.1. CAMPO DI FORZE SPETTRALI VERTICALI. CAPACITA' IN TERMINI DI RESISTENZA
      1.2.2. CAPACITA' IN TERMINI DI SPOSTAMENTO ULTIMO
      1.2.3. EFFETTI DEL SISMA VERTICALE SUGLI EDIFICI: CRITERI DI ANALISI

2. INDAGINE SU EDIFICI IN PIETRAME IRREGOLARE SOGGETTI A SISMA VERTICALE
   2.1. L'EDIFICIO MODELLO: CARATTERISTICHE GENERALI
   2.2. LA MURATURA IN PIETRAME IRREGOLARE
   2.3. ANALISI ESEGUITE IN FUNZIONE DI QUALITA' MURARIA E ACCELERAZIONE AL SUOLO
   2.4. ANALISI MODALE E FORZE SPETTRALI VERTICALI
   2.5. ANALISI PUSHOVER E INDICATORI DI RISCHIO. DISCUSSIONE DEI RISULTATI
      2.5.1. INDICATORE DI RISCHIO ζE  IN FUNZIONE DELL'ACCELERAZIONE AL SUOLO
      2.5.2. RIDUZIONE DI ζE IN FUNZIONE DELL'ACCELERAZIONE AL SUOLO
      2.5.3. RIDUZIONE DI ζE PER EFFETTI VERTICALI IN FUNZIONE DELL' ACCELERAZIONE AL SUOLO
      2.5.4. ζE IN FUNZIONE DELL' ACCELERAZIONE AL SUOLO E DELLA QUALITA' MURARIA

CONCLUSIONI
BIBLIOGRAFIA DI RIFERIMENTO
 

(25.07.2018) Mariani M., Pugi F.: Effetti negativi del sisma verticale sul comportamento delle pareti esistenti in muratura

- L'obiettivo del presente lavoro è di analizzare gli effetti penalizzanti del sisma verticale seguendo una metodologia applicativa coerente con la Normativa Tecnica sulle Costruzioni 2018 e con l'EuroCodice

- Si indagherà sulle variazioni che il sisma verticale produce nella risposta sismica degli edifici esistenti in relazione alle diverse tipologie di murature

- La strada intrapresa evita di insistere su percorsi di raffinata elaborazione di calcolo, inoltrandosi nella decodificazione dei fenomeni fisici e focalizzando il rapporto tra evento sismico e risposta della struttura muraria



Indice

PREMESSA

1. PROBLEMATICHE SULLE LEGGI COSTITUTIVE DELLE PARETI ESISTENTI IN MURATURA
    1.1. CAPACITÀ DI SPOSTAMENTO
        1.1.1. PROPOSTA DI UNA FORMULAZIONE ALTERNATIVA

2. CAMPAGNA SPERIMENTALE NUMERICA SU SPOSTAMENTO ULTIMO DIPENDENTE DA: MATERIALE, GEOMETRIA, VINCOLI E CARICHI
    2.1. IL COEFFICIENTE DI DUTTILITÀ
    2.2. PARAMETRI PER IL COMPORTAMENTO STRUTTURALE
        2.2.1. MATERIALI
        2.2.2. VINCOLAMENTO
        2.2.3. GEOMETRIA
        2.2.4. CARICHI
    2.3. MODALITÀ DI ESECUZIONE DELL'ANALISI
        2.3.1. EFFETTI NEGATIVI DEL SISMA VERTICALE: MODIFICA DELLA CAPACITÀ DI SPOSTAMENTO
    2.4. RISULTATI DELLE ELABORAZIONI
        2.4.1. MURATURE NON CONSOLIDATE, IN ASSENZA DI SISMA VERTICALE
        2.4.2. MURATURE CONSOLIDATE, IN ASSENZA DI SISMA VERTICALE
        2.4.3. EFFETTI NEGATIVI DEL SISMA VERTICALE
        2.4.4. VARIAZIONE DELLA CAPACITÀ DI SPOSTAMENTO IN FUNZIONE DELL 'ACCELERAZIONE SISMICA VERTICALE
        2.4.5. ULTERIORI CONSIDERAZIONI SUGLI EFFETTI DELLE ACCELERAZIONI VERTICALI. RIDUZIONE DELLE CAPACITÀ IN FUNZIONE DEL NUMERO DEGLI IMPULSI SISMICI
    2.5. CONCLUSIONI

APPENDICE
    A.1. CALCOLO DEL TAGLIO RESISTENTE E DELLO SPOSTAMENTO ULTIMO
    A.2. DOCUMENTI ALLEGATI

BIBLIOGRAFIA DI RIFERIMENTO
 

(23.12.2017) Mariani M.: TERREMOTO e CAOS: un nuovo percorso di analisi del comportamento dei sismi

Indice

PREMESSA
Terremoto e Caos

ANALISI DEI SISMI
Accelerazioni reali e normativa vigente
Effetti degli scuotimenti sulle strutture: disgregazione delle murature
Un nuovo modo di analizzare il terremoto

Nel 2022 Francesco Pugi e Alessio Francioso, ingegneri del settore Ricerca e Sviluppo di AEDES Software, 
hanno partecipato in qualità di coautori per il Cap.7: "Valutazione della Sicurezza e della Classe di rischio"
al nuovo libro sugli edifici esistenti in muratura curato da Mauro Mezzina e Giuseppina Uva,
particolarmente interessante per la trattazione dedicata alla sicurezza degli edifici monumentali:

Edifici esistenti in muratura tra sicurezza e conservazione. Palazzo Carmelo a Cerignola di M. Mezzina, G. Uva (a cura di), CittàStudi Edizioni, 2022.

Pugi e Francioso ringraziano il Prof. Mezzina per l'opportunità di affiancarlo in una parte del percorso compiuto nello studio strutturale di Palazzo Carmelo. 
E' stato molto interessante applicare Aedes.PCM, uno dei software maggiormente utilizzati sul territorio italiano per l'analisi di edifici in muratura esistenti inclusi i monumentali. 
Le immagini seguenti mostrano alcune pagine estratte dal libro. Si invita alla consultazione dell'opera, di notevole interesse applicativo in campo professionale.
 

Il confronto con altri software opera nella giusta direzione: rendere disponibili informazioni sui corretti approcci per queste tipologie così importanti del nostro patrimonio edilizio, imparando a valutare criticamente il percorso che conduce dai dati ai risultati delle modellazioni. Tutto ciò senza mai prescindere dal ruolo professionale nella progettazione degli interventi, sempre da calibrare con attenzione e rispetto delle caratteristiche peculiari dell'opera edilizia studiata.

Dalla presentazione del libro:
"In questo volume si parlerà di Rischio Strutturale degli edifici esistenti in muratura ordinaria, dando un quadro generale del problema, delle sue definizioni e degli elementi essenziali, con una particolare attenzione alle metodologie per la sua valutazione e riduzione, consolidate a livello scientifico internazionale ed effettivamente utilizzabili da parte di tutti gli operatori del settore.
Il problema è estremamente articolato, perché coinvolge da un lato la sicurezza della società, intesa come sistema complesso in tutte le sue componenti (assetto urbano ed edilizio, infrastrutture e servizi, identità sociale e culturale, tessuto economico...), e dall'altro il coordinamento di competenze numerose e diversificate, con l'attivazione di complesse azioni e meccanismi decisionali e attuativi.
Partendo dalla conoscenza dei fenomeni fisici coinvolti e dal loro impatto sull'ambiente costruito, grazie all'ampia e complessa interazione tra diverse discipline (sismologia, geologia e geotecnica, ingegneria strutturale, architettura, informatica, economia, sociologia, scienze statistiche e matematiche), nella prima parte si propongono i più avanzati metodi di progettazione antisismica e di analisi e mitigazione del rischio degli edifici esistenti in muratura ordinaria, con particolare attenzione alla vulnerabilità del patrimonio architettonico a valenza culturale.
La seconda parte del volume riporta l'analisi del Restauro Strutturale di Palazzo Carmelo a Cerignola, edificio storico del Cinquecento, esempio emblematico delle procedure da utilizzare in applicazione delle Norme Tecniche vigenti in materia. Il commento dei risultati ottenuti e applicati al caso reale consente inoltre di porre a confronto alcuni tra i più utilizzati software di analisi strutturale esistenti sulla materia."

Mauro Mezzina è Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni, già Preside della Facoltà di Architettura del Politecnico di Bari e Direttore del Dipartimento di Scienze dell'Ingegneria Civile e dell'Architettura della stessa Università. Insegna Laboratorio di Progettazione nella Laurea Magistrale in Ingegneria Civile del Politecnico di Bari.

Giuseppina Uva è Professoressa Oridnaria di Tecnica delle Costruzioni del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, del Territorio, Edile e Chimica del Politecnico di Bari. Insegna Costruzioni in zona sismica nella Laurea Magistrale in Ingeneria Civile del Politecnico di Bari.

Nel 2009 Francesco Pugi è Responsabile Scientifico per lo studio: 'Analisi di vulnerabilità sismica della Basilica del Santo Sepolcro in Gerusalemme', su incarico di: CABEC, Centro di Ateneo per i Beni Culturali, Università degli Studi di Firenze, Direttore: Piergiorgio Malesani, Ricerca svolta su incarico delle principali Comunità: Greek Orthodox Patriarchate of Jerusalem, Custodia Francescana di Terrasanta, Armenian Patriarchate of Jerusalem. Gli studi condotti sono stati pubblicati nel volume: 
Jerusalem. The Holy Sepulchre. Research and Investigations, ALTRALINEA Editrice, Firenze, 2019
(Cap.2.10: Seismic vulnerability analysis of the Monumental Complex of the Holy Sepulchre).

E' qui disponibile l'anteprima del volume.
 

Dalla Presentazione del volume:
(IT) Gerusalemme è situata in una zona altamente sismica e in passato ha subito disastrosi terremoti. 
Uno di questi fu il sisma del 1927, che danneggiò gravemente la Basilica del Santo Sepolcro. 
Uno studio sulla città di Gerusalemme ha rivelato un modello ciclico di ripetuti eventi sismici, ogni 100 anni circa. Il desiderio di evitare un pericolo, predetto in anticipo, è stato alla base del progetto descritto in questo volume. 
Nel 2006 le tre principali Comunità del Santo Sepolcro hanno invitato un gruppo di ricerca dell'Università di Firenze. Architetti, geometri, geologi e ingegneri strutturali hanno condotto le indagini, in una collaborazione altamente interdisciplinare. 
E' stata una straordinaria opportunità per elaborare un'analisi completa, utilizzando le nuove tecnologie. 
E' stato elaborato un modello digitale tridimensionale della situazione strutturale in quella data: uno strumento potente ed esaustivo per il proseguimento in futuro di ulteriori studi e ricerche.
 

(EN) Jerusalem is situated in a highly seismic zone, and in the past has been the theatre of disastrous earthquakes. 
One of these was the 1927 quake, which seriously damaged the Basilica of the Holy Sepulchre. 
A study of the city of Jerusalem has revealed a cyclical pattern of repeated seismic events, every 100 years or so. The desire to avert a danger, foretold in advance, lay behind the project described in this volume. 
In 2006 the three Major Communities of the Holy Sepulchre invited a research team from Florence University. Architects, surveyors, geologists and structural engineers conducted the investigations, in a highly interdisciplinary collaboration. 
It was an extraordinary opportunity to draw up a complete survey, using new technology. 
This resulted in a three-dimensional digital model of the structural situation on that date: a powerful, exhaustive tool for the continuation of further research, and documentation, in the future.

(22.03.2019) Pugi F., Francioso A.: Risposta sismica locale: il calcolo degli indicatori di rischio sismico

- Pericolosità sismica: NTC e Ordinanza 55 per la Ricostruzione

- Analisi della Risposta Sismica Locale e Indicatori di Rischio Sismico ζE

- Approccio semplificato (NTC) e approccio rigoroso (RSL): confronto fra spettri di progetto

- Variabilità dell'accelerazione massima al suolo a,max con i periodi di ritorno TR



Indice

PERICOLOSITA' SISMICA: NTC E ORDINANZA n.55 PER LA RICOSTRUZIONE
INDICATORI DI RISCHIO SISMICO
ANALISI DELLA RISPOSTA SISMICA LOCALE
ESEMPIO APPLICATIVO
CONCLUSIONI
 

Pugi F., Francioso A., Sevieri G.: Construction phases analysis of unreinforced masonry buildings through equivalent frame model, ECCOMAS Congress 2016, Crete, Greece, 5–10 June 2016

Abstract
Structural analysis of masonry buildings is affected by many uncertainties and characterized by issues related to the very nature of the material. In this scenario, refined analysis methodologies are confined to the research environment, while professional applications need simpler methodologies, which allow for a better understanding of the analysis results: the equivalent frame model is one of these methodologies. However, the method is affected by some issues, which, if not adequately addressed, may lead to unrealistic stress distributions. In this work, we propose a procedure that increases the reliability of the analysis results. It consists in the modification of the model depending on the nature of the acting loads in relation to the different construction phases of the structure. In addition, an extension of the method for the analysis of buildings constructed in different periods is introduced. Finally, the results of the analysis performed for a case study are presented in order to validate the proposed methods.

Keywords: masonry structures, equivalent frame model, construction phases analysis, construction stages

Spyrakos C., Pugi F.,  Maniatakis C., Francioso A.: Evaluation of the dynamic response for a historic byzantine crossed-dome through block-joint and kinematic analysis, CompDyn 2015, Crete, Greece, 25-27 May 2015

Abstract
The protection of historic masonry structures against earthquakes constitutes a rather complex problem. The calculation of their anticipated response involves significant difficulties, such as the selection of the proper simulation in conjunction with the measurement of the materials mechanical properties. In the present research the central church (Catholicon or Katholikó) of the Monastery of Kaisariani located on a hillside at the foot of Mount Hymettus on the east of Athens, Greece, is selected as a case study of a historic structure to study its
seismic response. The Catholicon is a Byzantine crossed-dome church constructed during the 11th/12th centuries. Full survey and detailed in-situ and laboratory tests were carried out by the multidisciplinary team of an on-going research program in order to document its geometry, the construction details and the mechanical properties of the constituent materials. The current condition of the structure and its seismic behavior were assessed by means of a blockjoint and kinematic analysis. Specifically, the stability of selected macroelements was evaluated through (a) pushover analysis applied to block-joint models of arches and vaults and (b) kinematic analysis of rigid bodies.
The investigation was performed within the research project “Seismic Protection of Monuments and Historic Structures - SEISMO” which is co-financed by the Greek Ministry of Education and Religions and the European Union under the action “Thales” within the context of the Operational Programme - Education and Lifelong Learning, NSRF 2007-2013.

Keywords: Historic Masonry Structures, Crossed-dome Byzantine Church, Seismic Response, Pushover Analysis, Kinematic Analysis

Pugi F., Francioso A.: Nonlinear analysis and seismic strenghtening of masonry arches: the block-joint and block-block FEM models, CompDyn 2015, Crete, Greece, 25-27 May 2015

Abstract
The stability of masonry arches plays a crucial role in the seismic assessment of historic and monumental buildings. The block-joint FEM model represents a major step forward with respect to the traditional rigid-brittle approach, allowing the assessment of the in-plane and out-of-plane arch behaviour and modelling of spatial systems such as cross vaults. Recent improvements of the method, among which the blocks modelled as curved frame elements and the pursuit of a static admissible configuration at the first step of the pushover analysis, are introduced. Moreover, the simpler block-block model that captures the behaviour of the arch through a lower number of finite elements is presented. The effects of passive and active strengthening measures such as CFRP sheets or prestress state are also considered in the models.

Keywords: masonry arches, nonlinear analysis, block-joint, block-block, seismic strengthening

Pugi F.: Seismic analysis of masonry arch structure through the finite element model "block-joint", CompDyn 2013, Kos, Greece, 12-14 June 2013

Abstract
In monumental buildings vaulted structures and arches are structures of great importance. The traditional approach with the analysis of a rigid-brittle model constitutes a reference method but it is affected by some operational limits, such as, the use of a planar model which cannot represent effectively spatial systems which include adjacent structures (walls, pillars). Moreover, disregarding elasticity, modal analysis cannot be performed. An alternative methodology is proposed. Using simple one-dimensional finite element (blocks - joints) the collapse mechanism is obtained through an incremental elastic-brittle analysis. The method easily finds a balanced solution compatible with the mechanical characteristics of the material. Also, considering the tensile stress of the mortar joints, it is possible to evaluate more accurately the effective seismic resistance of the structure. The proposed method is applied to study an important religious monument.

Keywords: historic masonry structure, limit analysis, nonlinear analysis, macroelements, block-joint
 

Pugi F., Galassi S.: Seismic analysis of masonry voussoir arches according to italian building code, Ingegneria Sismica, 3/2013, 33-45

Abstract
This paper is addressed to construction professionals, engineers and architects entrusted to assess the seismic vulnerability level of historical and architectural heritage buildings and to ensure their safety. Masonry building collapses caused by seismic events highlight frequent cases of loss of equilibrium, that is, the rigid overturning of structural portions. The study of collapse mechanisms can be effectively performed using the kinematic analysis methods, recently adopted by the Italian Building Code. Referring to a particular structural element (the masonry arch), a typical component of historic buildings, this paper proposes an original approach to perform seismic verification based on an algorithm devoted to this topic. Thanks to this algorithm, the a-priori choice of failure interfaces is avoided, as it is possible to individualize the kinematism and its related collapse load factor. The seismic verification which follows is performed according to the Italian Building Code.

Keywords: seismic vulnerability, linear kinematics, masonry, voussoir arches, existing constructions, building code

Aperture e Cerchiature in Murature portanti, di Francesco Pugi, ALINEA Editrice, 2010
(titolo completo: Interventi nelle Murature e nuova Normativa Sismica: Aperture e Cerchiature in Murature portanti con telai in acciaio e in calcestruzzo armato).
Teoria ed Esempi applicativi. Analisi conforme alla nuova Normativa (D.M. 14.1.2008 e Circ. 2.2.2009, n.617; Regione Toscana: D.G.R. 606 del 21.6.2010).
L'opera è dedicata all'analisi strutturale di interventi antisismici effettuati su singole pareti murarie, riguardanti: realizzazione di nuove aperture, chiusura di aperture esistenti, eventuali telai di cerchiature e tecniche varie di consolidamento della muratura. Questi interventi, anche se di tipo locale, sono particolarmente importanti data la tipologia dei fabbricati in cui vengono effettuati.
Il libro trova applicazione operativa nel software Aedes ACM ed è dedicato a tutti i Professionisti che desiderano affrontare, anche per gli interventi locali, una progettazione consapevole alla luce delle Normative di nuova generazione.


Dall'Introduzione dell'Autore:
"Conformemente alle prescrizioni della Normativa vigente (D.M. 14.1.2008 e documenti applicativi) per edifici esistenti in muratura, un intervento strutturale di consolidamento di una parete muraria deve essere sottoposto a verifica calcolando e confrontando tra loro, allo Stato Attuale e allo Stato di Progetto, rigidezze, forza ultima e capacità di spostamento, e stimando, laddove necessario, l'accelerazione al suolo sostenibile dalla struttura. Talvolta questo tipo di analisi affianca verifiche più estese, alle quali si affida la valutazione globale della sicurezza statica e sismica dell’edificio.
Per inquadrare correttamente la metodologia applicativa della Normativa vigente, si rende necessaria in primo luogo la definizione del comportamento strutturale delle pareti murarie e dei telai di rafforzamento (dove si utilizzano altri materiali: conglomerato cementizio armato e/o acciaio).
Successivamente, si analizzano le tipologie di intervento previste dalle Norme, distinguendo la Riparazione locale dal Miglioramento sismico, e proponendo per ognuna uno specifico percorso operativo.
Il testo viene completato da una raccolta di riferimenti normativi dedicati all'argomento. (...)"
 

Sistemi Voltati in Muratura. Teoria e applicazioni, di Michele Paradiso, Giacomo Tempesta, Stefano Galassi, Francesco Pugi, DEI, Tipografia del Genio Civile, 2007.
Nel volume: una guida per conoscere lo sviluppo del pensiero scientifico sul comportamento di archi e volte in muratura, e un software tutorial (SAV di Aedes) per apprendere le tecniche di analisi delle strutture voltate in muratura.



Il Sommario:
- La stabilità degli archi e delle volte in muratura: dalla concezione settecentesca ad un moderno algoritmo di calcolo
- L'applicazione dei teoremi dell'analisi limite al problema degli archi in muratura
- Il contributo fondamentale di Jacques Heyman
- L'algoritmo di calcolo per la stabilità degli archi e delle volte
- Il software SAV-SVM: analisi strutturale, con verifiche statiche e sismiche secondo le più recenti normative
 

Edifici in Muratura e nuova Normativa Sismica, di Francesco Pugi, ALINEA Editrice, 2006
(titolo completo: Edifici in Muratura e nuova Normativa Sismica: l'Analisi Pushover come evoluzione del Metodo Por. Analisi completa di un edificio con Versione Tutorial di PCM e PCE. Normativa tradizionale (D.M. 16.1.1996) e nuova Normativa Sismica: OPCM 3274 e s.m.i., D.M. 14.9.2005).


Dalla Presentazione del libro:
"L'opera editoriale si prefigge lo scopo di promuovere la conoscenza nel campo applicativo della progettazione antisismica degli edifici in muratura, alla luce delle più recenti modifiche normative.
Facendo tesoro della sensibilità acquisita negli anni con l'applicazione dei metodi tradizionali quali il Por, le nuove tecniche di analisi sono qui presentate come evoluzione delle precedenti, seguendo una linea di continuità con la tradizione.
L'utilizzo dello strumento informatico viene qui proposto come un ausilio, senza la pretesa di sollevare il professionista dal suo ruolo progettuale e per affiancare alla preparazione tecnica un'efficace operatività.
'Edifici in Muratura e nuova Normativa Sismica' contiene proposte, considerazioni, suggerimenti da inquadrare nel processo evolutivo che dal 2003 coinvolge i Progettisti Strutturali.(...)"
 

Progettazione di Costruzioni in Muratura, di Francesco Pugi, ALINEA Editrice, 2000.
Il libro si inserisce nel progetto di Aedes "Dalla Ricerca Scientifica alla Tecnica Applicata" e, pur facendo riferimento ai contenuti del software PCM, costituisce un'opera di consultazione generale, indipendente dall'uso dei programmi di calcolo.

Questo lavoro si prefigge lo scopo di inquadrare la problematica dell'analisi strutturale degli edifici in muratura nei suoi vari aspetti, a partire dal comportamento reale degli edifici fino alla modellazione statica e sismica e all'applicazione della Normativa vigente. Attraverso esempi di edifici reali vengono inoltre presentate le modalità di applicazione pratica delle metodologie teoriche. Sono infine evidenziati alcuni aspetti particolari (ad esempio: piani sfalsati, irregolarità geometriche e nei materiali), in genere trascurati dalle impostazioni teoriche ma in realtà frequentemente presenti negli edifici oggetto di analisi.
 

Vulnerabilità sismica degli edifici in muratura, di Francesco Pugi, ALINEA Editrice, 1997.


Dalla Prefazione di Claudio Messina (già Professore di Ponti e Grandi Strutture, Facoltà di Architettura, Università degli Studi di Firenze):
"Affrontare un'opera di consolidamento statico di un edificio implica la problematica di scelte collegate alla sua utilità.
Queste scelte sono rappresentate essenzialmente dalla fruizione dell'edificio e pertanto dalla valutazione dei carichi che esso deve sopportare e quindi dalla definizione della portanza degli orizzontamenti. Questi carichi, sommati ai pesi propri, sono parametri che entrano anche nella valutazione delle sollecitazioni sismiche. Della valutazione della portanza è stato già parlato in un altro volumetto di questa stessa collana [Il collaudo degli orizzontamenti, NdR]. Si riprende qui l'argomento associandolo ad altri parametri per valutare un altro elemento di scelta dell'opera di consolidamento di una costruzione esistente: la valutazione della vulnerabilità sismica dell'edificio.
E' ormai nota la diffusa sismicità del nostro territorio e pertanto è quasi d'obbligo valutare il rischio al quale è esposto un edificio esistente in vista della sua ristrutturazione e del suo eventuale consolidamento statico. Lo studio della vulnerabilità si estrinsecava, anche recentemente, tramite una serie di valutazioni spesso solo qualitative della consistenza dei materiali e della composizione degli elementi strutturali nonché con l'apprezzamento intuitivo del comportamento statico. Il giudizio che se ne traeva era un giudizio non quantificato anche se chiaramente esplicativo del rischio sismico. 
Si deve dare atto del contributo fondamentale fornito dal Gruppo Nazioonale Difesa dai Terremoti del C.N.R. di avere impostato un criterio di valutazione quantitativa della vulnerabilità sismica degli edifici. In tale ambito si colloca questa ricerca che riordina e comperta i valori dei molti parametri che entrano a far parte della valutazione del rischio sismico. Particolarmente importante è l'avere introdotto un parametro di validità, anche se in modalità alquanto severa, delle informazioni acquisite per l'assegnazione deterministica di tutti i valori di valutazione.
La finalità essenziale della ricerca del G.N.D.T, è quella di portare ad un inquadramento urbanistico della vulnerabilità, mentre il presente contributo vuole approfondire la quantificazione della vulnerabilità del singolo edificio anche in vista di una valutazione quantitativa di quello che la norma definisce il miglioramento sismico di un intervento di ristrutturazione e consolidamento."
 

Calcolo sezioni, di Francesco Pugi, ALINEA Editrice, 1997.


Dalla Prefazione di Claudio Messina:
"(...) L'argomento dell'analisi dei parametri statici di vari tipi di sezione e della loro verifica ai vari tipi di sollecitazione non è nuovo. In CSE tale argomento viene però affrontato con completezza e colma quindi tutti i vuoti lasciati da altri software. In questo senso si può dire che sono prese in considerazione veramente tutte le tipologie di sezione, con accesso facilitato a ventiquattro sezioni di impiego più ricorrente. Inoltre le sezioni degli elementi strutturali sono prese in considerazione anche in relazione ai possibili materiali impiegati nelle costruzioni edilizie e quindi anche in relazione alle caratteristiche meccaniche: fra queste particolare interesse forniscono la non resistenza a trazione, come nel caso delle murature, o le composite, come nel caso del calcestruzzo armato. Le sollecitazioni prese in considerazione per le verifiche sono praticamente tutte quelle chiaramente normate, sia con il metodo delle tensioni ammissibili, metodo al quale auguriamo lunga vita, sia nel metodo degli stati limite. (...)"
 

Il collaudo degli orizzontamenti, di Claudio Messina e Francesco Pugi, ALINEA Editrice, 1996.


Dalla Prefazione di Fabio Selleri (Professore ordinario di Scienza delle Costruzioni, Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Firenze):
"Le prove di carico su orizzontamenti sono molto diffuse nelle operazioni di collaudo statico, poiché rappresentano una misura efficace della buona progettazione e della buona esecuzione di un'opera.
Nell'ambito della Scienza delle Costruzioni esistono metodi, codificati da decine di anni, per l'interpretazione delle prove sperimentali.
Tuttavia è molto utile avere uno strumento di calcolo automatico, che, inserendo le letture strumentali, fornisca in tempo reale informazioni in ordine al comportamento globale (statico e deformativo) della struttura oggetto di prova.
In genere, la prova di carico si riduce ad una semplice comparazione tra frecce teoriche e frecce strumentali senza porre la dovuta attenzione al comportamento globale dell'orizzontamento. Nel presente lavoro, invece, si rivolge l'attenzione non solo all'aspetto deformativo, che rappresenta del resto un punto fondamentale delle prescrizioni della normativa italiana in materia di collaudo statico, ma anche, una volta ricostruita la linea elastica, alla determinazione sia del grado di vincolo che delle caratteristiche di sollecitazione dell'elemento di solaio.
Quindi si offre al tecnico la possibilità di controllare immediatamente l'effettiva rispondenza tra le ipotesi progettuali ed il comportamento reale del manufatto.
Dopo alcuni richiami teorici, viene sviluppata ed illustrata una procedura di calcolo automatica (denominata CLD) la quale, una volta inseriti i dati geometrici del solaio, il carico teorico di superficie e le letture strumentali per due cicli di carico, fornisce una serie di risultati significativi per la connotazione completa del comportamento del solaio, fra i quali ad es. i massimi momenti flettenti sperimentali, i gradi reali di vincolo ed il valore del modulo di elasticità E.(...)
Questo strumento tecnico (...) risulta di notevole utilità per i tecnici preposti ai controlli anche fiscali quali collaudi, certificazioni di idoneità statica, etc., ovvero alle verifiche di rispondenza fra progettato ed eseguito con specifico riferimento gli orizzontamenti, parti strutturalmente consistenti degli edifici civili ed industriali."
 

Fabbri C., Losito G., Pratesi G., Pugi F., Trova A.: Relazioni tra gli eventi sismici della Lunigiana del 10 ottobre 1995 e danni prodotti ad edifici in muratura a Ceserano e Canova, Convegno: La stabilità del suolo in Italia: zonazione sismica - frane, Accademia Nazionale dei Lincei, Roma, 1996.


Introduzione
In questo lavoro vengono presentati i risultati relativi ad uno studio sui danni prodotti, dal sisma del 10 ottobre 1995, nelle frazioni di Canova e Ceserano, appartenenti rispettivamente ai comuni di Aulla e Fivizzano. Il sisma ha prodotto rilevanti danni al patrimonio edilizio nonché un vasto risentimento in gran parte della Liguria, Toscana ed Emilia-Romagna. Lo scopo che ci siamo proposti è stato duplice: mettere in evidenza la correlazione esistente tra fattori morfologici-litologici e la distribuzione dei danni, modellizzare la risposta di una struttura tipo alle sollecitazioni sismiche utilizzando un edificio campione (canonica di Castello di Ceserano).
 

Analisi degli edifici esistenti in muratura, di Francesco Pugi, BE-MA editrice, 1994-1996.
L'opera editoriale AEM - Analisi degli Edifici Esistenti in Muratura propose, nel 1994, un approccio totalmente nuovo verso l'analisi strutturale del patrimonio edilizio esistente, attraverso il progetto: "un libro, un manuale, un programma" che associava alla teoria gli esempi applicativi e l'apprendimento all'utilizzo dell'allegato software, scritto dall'Autore stesso.


Dalla Prefazione dell'Autore:
"La presente opera appartiene ad un progetto editoriale che nasce direttamente dalla pratica professionale (...)
AEM tratta l'analisi strutturale (statica e sismica) degli edifici esistenti in muratura, settore di rilevante interesse per un'edilizia volta sempre più alla tutela e alla valorizzazione del patrimonio esistente.
Alcuni metodi che si trovano in AEM sono già noti (ad esempio il Metodo POR); in questa sede essi vengono ampliati e corredati di quelle caratteristiche di pre e post-elaborazione indispensabili alla comprensione delle procedure e all'interpretazione dei risultati.
Altri metodi sono invece originali. Ci preme ricordare in particolare l'analisi della strategia di intervento in base a criteri tecnico-economici, proposta per la prima volta in questa opera.
Nel passaggio dallo Stato Attuale allo Stato di Progetto per l'edificio esistente in muratura da sottoporre a ristrutturazione, questa metodologia ha lo scopo di rendere oggettiva la procedura di intervento sugli elementi portanti, cercando di offrire una risposta alla domanda:
"Come conseguire un determinato grado di sicurezza ottimizzando gli sforzi economici?"
Tutti i metodi sono comunque concepiti in modo da lasciare sempre il tecnico il controllo dei parametri di impostazione, in modo cioè che venga rispettato il valore dell'insostituibile apporto professionale.(...)
Un altro aspetto tenuto presente nella redazione dell'opera è l'intenzione di gettare un ponte fra trattazione teorica ed applicazione pratica. Le formule devono uscire dal puro uso accademico ed entrare direttamente nei progetti concreti, quelli fatte di una miriade di casi particolari di fronte ai quali non si riesce quasi mai a riconoscere impostazioni teoriche tanto perfette quanto purtroppo inapplicabili.
L'opera volutamente non approfondisce la descrizione delle tecniche di intervento sulle strutture murarie, per le quali si rimanda a pubblicazioni specializzate che trattano esaurientemente l'argomento.
Queste tecniche vengono qui accennate in funzione della loro traduzione in parametri di calcolo da adottare nei metodi di analisi strutturale proposti.(...)"
 

Per l’analisi statica non lineare implementata nel software AEDES, uno dei principali testi di riferimento è: 
G. C. Beolchini, G. Di Pasquale, L. Gizzarelli: “La valutazione delle prestazioni sismiche di strutture esistenti in cemento armato: indicazioni dalle Linee Guida NEHRP”, Roma, Dicembre 2002 (in particolare: Capitolo 4. Analisi statiche non lineari).
Il volume, qui in download, è stato pubblicato originariamente on line all’indirizzo ssn.protezionecivile.it/RT/rtindex.html (non più attivo).

Per la metodologia a telaio equivalente e l'analisi statica non lineare per edifici in muratura uno dei principali testi di riferimento è:
G. Magenes, D. Bolognini, C. Braggio (A cura di): “Metodi semplificati per l’analisi sismica non lineare di edifici in muratura”, CNR-Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti, Roma, 2000.
Il volume, pubblicato da INGV, è qui in download.


 

Per l’analisi cinematica, uno dei primi testi che hanno trattato in modo approfondito i meccanismi di collasso è: 
“Repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli edifici in muratura”, edito a cura di Regione Marche, CNR-ITC Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto per le Tecnologie della Costruzione – L’Aquila, Università degli Studi dell’Aquila – Facoltà di Ingegneria – Dipartimento di Ingegneria delle Strutture, delle Acque e del Terreno, ITC-CNR, L’Aquila, Settembre 2007.
Il volume resta un importante riferimento anche in relazione alle Normative tecniche successive alla sua pubblicazione, ed è qui in download.

Sicurezza e conservazione dei centri storici. Il caso Ortigia, a cura di Antonino Giuffrè, Ed. Laterza, 1993.
Codice di pratica per gli interventi antisismici nel centro storico.


Il testo curato dal Prof. Giuffrè fornisce una traccia operativa per gli edifici in muratura estremamente attuale, alla luce dei recenti eventi sismici.
L'opera completa risulta purtroppo attualmente fuori catalogo (non disponibile e non ordinabile): speriamo che quanto prima sia disponibile una ristampa. Noi riteniamo che gli argomenti trattati costituiscano un riferimento indispensabile al fine di un corretto approccio per gli interventi antisismici nei centri storici del nostro Paese. 
Si allega un documento della Aedes contenente un breve estratto con alcune osservazioni fondamentali. Ci auguriamo che questa lettura costituisca uno stimolo per la consultazione dell'opera completa (rivolgersi alla Casa Editrice Laterza; copie di questo volume sono disponibili nelle biblioteche universitarie).
 

ANIDIS - Servizio Sismico Nazionale: Commentario al D.M. 16.1.1996 e alla Circ. n.65/AA.GG. del 10.4.1997 del Ministero LL.PP.
ANIDIS (Associazione Nazionale Italiana Di Ingegneria Sismica) e Servizio Sismico Nazionale hanno prodotto alcuni anni fa questo testo, finalizzato al commento e all'illustrazione della Normativa allora vigente per le costruzioni in zona sismica. Aedes ha a suo tempo curato l'edizione informatica di quest'opera ed è stata lieta di contribuire alla diffusione delle conoscenze nel settore.
I contenuti restano utili ed interessanti anche alla luce delle Normative di nuova generazione, e comunque costituiscono un importante riferimento per le costruzioni antisismiche del periodo fine anni '90 - inizio anni 2000.
Il Commentario, come del resto la norma a cui si riferisce, è divisibile in quattro parti: 1. parte generale e valida per tutte le tipologie strutturali (capitoli 1, 2 e 3 del Commentario, sezioni A e B della norma); 2. parte relativa ai soli edifici di nuova costruzione (capitoli 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e 11 del Commentario, sezione C della norma con l'esclusione del solo paragrafo C.9, allegato 1 della circolare); 3. parte relativa al miglioramento e adeguamento dei soli edifici esistenti (capitoli 12, 13 e 14 del Commentario, paragrafo C.9 della norma, allegati 2, 3 e 4 della circolare); 4. parte relativa alle opere di sostegno dei terreni (capitolo 15 del Commentario, sezione D della norma). L'opera si articola nei seguenti capitoli: 1. Disposizioni generali (A) 2. Criteri generali di progettazione (B.1-B.9) 3. Fondazioni (B.10) 4. Edifici (C.1-C.4) 5. Edifici in muratura ordinaria (C.5.1,C.5.2) 6. Edifici in muratura armata (C.5.3) 7. Edifici in struttura mista (C.5.4) 8. Edifici con struttura intelaiata (All.1 alla Circ.) 9. Edifici con struttura intelaiata (C.6) 10. Edifici con struttura a pannelli portanti (C.7) 11. Edifici con struttura in legno (C.8) 12. Interventi sugli edifici esistenti (C.9.1-C.9.4) 13. Interventi su edifici in muratura (C.9.5,C.9.8-C.9.10,All.3 alla Circ.) 14. Interventi su edifici in c.a. e acciaio (C.9.6,C.9.7,All.2 e 4 alla Circ.) 15. Opere di sostegno dei terreni (D)


 

Provincia di Perugia - Servizio Sismico Nazionale: Terremoto in Umbria e Marche del 1997: Criteri di calcolo per la progettazione degli interventi.
A seguito degli eventi sismici verificatisi in Umbria e Marche nel 1997, è stata emanata la Legge 61/98 per definire le modalità di intervento sugli edifici lesionati.
In attuazione a tale legge, sono state emanate, dalle Giunte Regionali, Direttive Tecniche nelle quali sono state descritte metodologie di valutazione degli edifici e di intervento per la ricostruzione antisismica.
In questo volume si descrivono chiaramente verifiche che, fino alla Legge 61/98, erano considerate superflue o secondarie o addirittura ignorate: azioni complanari in presenza di impalcati deformabili, ribaltamento rigido, metodi Por evoluti (PorFlex), verifiche dei collegamenti.
Il volume ha segnato quindi una tappa fondamentale per l'acquisizione di una metodologia di progettazione antisismica completa, con il fine di superare l'approccio limitativo delle sole verifiche a taglio più o meno semplificate. E' interessante osservare che questa impostazione ha in pratica dimostrato che anche l'applicazione della Norme previgenti alle attuali, se correttamente guidata, poteva condurre ad una valida progettazione antisismica.


 

Analisi FEM di edifici in muratura in aggregato edilizio, di Michele Altilia, Grafill, 2020.



Il capitolo introduttivo, curato da Francesco Pugi, tratta alcuni aspetti generali sull'analisi strutturale di edifici in aggregati edilizi (Storia costruttiva, Effetti stabilizzanti e instabilizzanti lungo la direzione della schiera, Criteri di modellazione delle unità strutturali) e introduce al completo e dettagliato lavoro di Michele Altilia (maggiori informazioni, con anteprima del libro, a questo link). Dal capitolo introduttivo:

"(...) Il lavoro proposto da Michele Altilia costituisce un'importante opera di condivisione delle scelte progettuali relative ad una tipologia di edifici in muratura particolarmente importante per il patrimonio edilizio esistente: l'aggregato edilizio. In tale configurazione, l'edificio oggetto di studio non è un organismo indipendente ed isolato ma è costituito da una unità strutturale adiacente ad altre unità ed a loro variamente connessa attraverso un interscambio e un'interazione su geometrie, materiali, carichi, masse e vincoli.

Se l'analisi di un edificio esistente in muratura costituisce una delle sfide più interessanti per un  ingegnere strutturista, per un edificio collocato in un aggregato il livello della sfida sale fino a richiedere un grande sforzo di comprensione e una notevole capacità di formulare più ipotesi di lavoro. Occorre infatti focalizzare la configurazione statica più convincente ed in grado di fornire un'efficace risposta sulle vulnerabilità strutturali e sugli interventi di consolidamento finalizzati a contrastarle (Miglioramento) ovvero a risolverle (Adeguamento).

L'Autore descrive in dettaglio le diverse fasi dell'iter progettuale, ancorato alla Normativa tecnica di riferimento: a partire dall'indagine sulla costruzione - finalizzata a raggiungere un adeguato livello di conoscenza - vengono trattati i diversi aspetti riguardanti il perfezionamento dell'input in particolare su: materiali, carichi applicati, condizioni sul vincolamento, assetto geotecnico e sistema di fondazione, per lo Stato di fatto e per lo Stato di progetto. Successivamente, vengono illustrati i risultati delle elaborazioni di calcolo, con definizione di un percorso di consolidamento che si inquadra nell'Intervento di Miglioramento.

Rinviando quindi alla consultazione dei capitoli elaborati dall'Autore, si ritiene qui opportuna una sintesi su alcuni dei principali aspetti riguardanti l'analisi strutturale di una costruzione appartenente ad un aggregato edilizio. Il lettore saprà contestualizzare: ogni edificio in aggregato è infatti un caso a sé stante, ma le condizioni al contorno che determinano i comportamenti strutturali negli aggregati seguono schemi catalogabili. Da un particolare progetto è quindi possibile trarre indicazioni utili in campo professionale per altre applicazioni, ed è in questo àmbito che il lavoro dell'Ing. Michele Altilia costituisce un prezioso riferimento. (...)"
 

Particolari costruttivi nel consolidamento e restauro, di Massimo Mariani, DEI, Tipografia del Genio Civile, 2014.
I libri di Massimo Mariani costituiscono un riferimento fondamentale per la progettazione strutturale nell'àmbito delle attività di consolidamento e restauro.



Dalla Premessa dell'Autore:
"(...) I Professionisti, soprattutto se all'inizio della loro attività, hanno sempre più bisogno di vedere chi progetta per divenire partecipi al futuro, migliorando il sapere acquisito. (...)
Un particolare costruttivo contiene intimamente la fantasia che suscita la soluzione prima artigianale e poi ingegneristica della necessità; solo successivamente sarà giusto ricorrere alla modellazione fisico-matematica del sistema strutturale identificato, per verificare la giustezza delle nostre ipotesi già disegnate. (...)"
La pubblicazione si pone l'obiettivo di indicare al professionista gli strumenti "indispensabili per un'attenta lettura del sistema strutturale dalle sue origini, delle trasformazioni subite e del quadro fessurativo presente. Proprio questi passi, spesso assenti, invece sono quelli che debbono far acquisire a chi progetta una forza vera nel formulare ipotesi sul comportamento del sistema strutturale durante lo scuotimento sismico o durante qualsiasi altro tipo di dissesto. La decodifica dei segni che la struttura ha fornito è primaria per comprenderne i punti di debolezza sui quali intervenire. (...)"

Dalla presentazione del libro:
Particolari costruttivi ha lo scopo di divulgare l’Arte del Consolidamento e del Restauro strutturale degli edifici dissestati dai sismi o da altre cause naturali o antropiche, compresi i beni monumentali di pregio storico-artistico, anche in ambito idrogeologico.
Il testo include più di settecento figure di elaborati, contenuti in schede-paragrafi, estratti dalla progettazione di interventi effettivamente realizzati.
Nei particolari costruttivi c’è l’ideazione, la fantasia e la soluzione, prima artigianale e poi ingegneristica, alle necessità strutturali.
Questa linea di pensiero si fonda sulla convinzione che sia ora di diffondere, prima di tutto, la colta pratica del “saper leggere” le strutture, interpretarne esigenze e patologie per ricorrere alle più idonee tecniche di intervento, nel rispetto del bene su cui si opera.
Il libro è suddiviso in tre capitoli: Dissesti strutturali dell’elevato, Dissesti fondali e Dissesti idrogeologici, che trattano compiute tipologie di intervento:
- provvisionale
- su pilastri e colonne
- sugli orizzontamenti
- per ridurre le carenze dei collegamenti
- per ridurre la spinta di archi e volte
- sulle nuove aperture
- sulle scale
- in copertura
- di sottofondazione con pali di grande e piccolo diametro
- di consolidamento dei terreni con trincee, pozzi drenanti e geosintetici
- di consolidamento di pareti murarie e rocciose mediante tiranti e pali di piccolo diametro."
 

Trattato sul consolidamento e restauro degli edifici in muratura, di Massimo Mariani, DEI, Tipografia del Genio Civile, 2012.



Dalla presentazione del libro:
"Nel testo la disamina dei dissesti, sia dei terreni che degli edifici è strutturata seguendo un preciso iter: dalle indagini sugli aspetti specificatamente geotecnici del restauro e del consolidamento alla caratterizzazione dei fenomeni fino alle tecniche di intervento. Per quanto concerne i terreni e le fondazioni, il testo, supportato da numerosi esempi di geotecnica attinenti ai casi più ricorrenti nei dissesti fondali degli edifici, affronta:
- le opportune indagini geognostiche
- i dissesti fondali e idrogeologici
- le tecniche di consolidamento dei terreni
- gli interventi in fondazione
- le soluzioni tecniche con tiranti per i terreni e le rocce e con paratie
- gli interventi per l’inibizione delle spinte del terreno attraverso scatolari in c.a. o misti in c.a.-murature.

Per quanto concerne le strutture in elevazione, sono esaminati, corredati di una cospicua casistica di interventi progettati e diretti dall’Autore su edifici monumentali di pregio storico-artistico:
- i dissesti strutturali
- le indagini sulle murature
- gli interventi per ridurre le carenze sui collegamenti, per incrementare la resistenza sulle murature portanti
- le operazioni su pilastri e colonne."
 

Manuale delle murature storiche (Direttore scientifico: Antonio Borri), a cura di Chiara Donà, con la collaborazione di Alessandro De Maria, DEI, Tipografia del Genio Civile, 2011. L'opera editoriale si compone di due volumi: I) Analisi e valutazione del comportamento strutturale; II) Schede operative. 
Segnaliamo in particolare il capitolo "Metodi qualitativi per la valutazione della qualità muraria", contenente 25 schede di esempio per la valutazione dell'Indice di Qualità Muraria (IQM), argomento curato da Antonio Borri e Alessandro De Maria.
L'opera è conforme alla Normativa tecnica del D.M. 14.1.2008, e resta sostanzialmente valida anche per il più recente aggiornamento del decreto ministeriale (D.M. 17.1.2018). 

INDICE DI QUALITA' MURARIA

Il metodo dell'indice di qualità muraria (IQM), che consente la stima delle caratteristiche meccaniche delle murature, presentato nel volume Manuale delle Murature Storiche, è stato recentemente aggiornato alla luce delle novità normative (Circolare n. 7/2019).
A questo argomento è dedicato un articolo pubblicato su Ingenio. Dalla presentazione:
"L’articolo illustra l’aggiornamento, alla luce delle modifiche introdotte dalle NTC 2018 con la relativa Circolare esplicativa (Cons. Sup. LL.PP., 2019) della procedura per la determinazione dell’Indice di Qualità Muraria IQM. Tale metodo di valutazione è nato nel 2000 in Umbria e si è perfezionato nel corso degli anni successivi grazie anche alle ricerche condotte in ambito ReLUIS. Esso consiste nell’attribuire un giudizio di rispetto (completo o parziale, o mancato rispetto) per alcuni parametri tipici della regola dell’arte muraria.
Sulla base dei giudizi espressi si perviene ad un indice numerico, variabile tra zero e dieci, correlato con la qualità muraria e correlabile con i parametri meccanici più significativi per le murature.
Nell’articolo, dopo aver ricordato l’importanza ed il ruolo della qualità muraria nel comportamento strutturale delle costruzioni in muratura esistenti (in particolare ai fini di una adeguata risposta sismica) ed aver brevemente riassunto il metodo per la determinazione dell’IQM, vengono mostrate le modifiche che sono state necessarie per allinearlo alle nuove e più dettagliate indicazioni normative introdotte dalla Circolare n. 7/2019."
Qui l'articolo di Antonio Borri e Alessandro De Maria presentato al Convegno ANIDIS 2019
 

Interventi locali su edifici esistenti. Interventi su edifici in muratura, in calcestruzzo armato e acciaio. Casi svolti con applicazione Sisma Bonus, di Francesco Cortesi e Laura Ludovisi, Maggioli Editore, 2019. Nel testo, molto interessante e ben curato, sono presenti alcuni esempi progettuali relativi a strutture in muratura analizzati con i software Aedes PCM (verifiche globali e cinematismi) e ACM (esempio di una cerchiatura, con relazione di calcolo e particolari costruttivi).


Dalla presentazione del libro:
"Questo manuale tecnico-pratico aiuta il progettista (architettonico, impiantista e strutturale) che si accinge a effettuare un intervento di tipo "locale" su un fabbricato esistente.
Frutto dell'esperienza pluriennale degli Autori nell'ambito della progettazione sul costruito esistente, l'opera, lungi dall'essere un mero elenco di istruzioni pratiche da seguire pedissequamente, tratta il tema degli interventi locali con taglio operativo sempre tenendo in considerazione che questa tipologia di interventi deve agire sul fabbricato senza snaturarne il funzionamento originario, a garanzia della sicurezza di persone e cose.
Nel manuale si individuano le opere che rientrano nella categoria "intervento locale" in accordo con le NTC 2018, meglio esplicitate dalla Circolare applicativa n. 7/2019. Sono proposte anche alcune tipologie di intervento che possono perseguire le finalità indicate dal Legislatore.
L'opera tratta anche gli interventi tipologici catalogati in funzione della tipologia strutturale dell'edificio esistente (costruzioni sismo-resistenti in muratura, calcestruzzo armato o acciaio), fornendo indicazioni sulla scelta dell'intervento ottimale in base al sistema costruttivo.
Completano la trattazione preziosi consigli operativi sulle accortezze da avere nella preparazione dei dettagli costruttivi. I capitoli finali affrontano la progettazione degli interventi locali con la redazione dei modelli di calcolo globale e offrono una rassegna di interventi "a prima vista" locali ma che in realtà comportano effetti peggiorativi sulla costruzione, il tutto corredato da spunti quantitativi e analitici; infine sono proposti due casi studio di interventi locali su un fabbricato in c.a. prefabbricato e su una porzione di casolare in muratura con l'applicazione delle detrazioni previste dal Sismabonus.
Aggiornato alla circolare esplicativa alle NTC 2018 n. 7/2019."
 

Analisi strutturale per il recupero antisismico. Calcolo dei cinematismi per edifici in muratura secondo le NTC, di Giovanni Cangi, Mauro Caraboni e Alessandro De Maria, DEI Tipografia del Genio Civile, 2010. Nell'ambito del comportamento sismico di edifici esistenti in muratura e del loro consolidamento, questo libro affronta in modo approfondito l'applicazione dell'analisi cinematica alle verifiche di sicurezza, conformemente alle richieste delle Normative tecniche di nuova generazione (anche se il libro fa riferimento al D.M. 14.1.2008, i contenuti sono coerenti anche con il D.M. 17.1.2018).



Come osserva nell'Introduzione il Prof. Antonio Borri: "(...) Ci si riferisce qui al tema del comportamento sismico di edifici esistenti in muratura ed al loro consolidamento, ed in particolare all'aspetto maggiormente problematico e decisivo per la risposta sismica di tali edifici, ovvero al controllo dei fenomeni di crisi localizzata. D'altra parte, solo quando sia stata garantita la sicurezza nei confronti dei meccanismi di crisi locali assume un senso operare le analisi e verifiche di sicurezza globali dell'edificio.
Questo modo di affrontare l'analisi di un edificio in muratura si inserisce appieno nel solco tracciato anni fa da Antonino Giuffré, che pose l'attenzione proprio sui meccanismi localizzati di edifici in muratura, fino a farne una strategia di progettazione complessiva (fino alla scala urbana dell'intero quartiere) tramite un suo strumento proprio ed adeguato che era il "codice di pratica". "
Dalla presentazione del libro:
"In seguito al disastroso terremoto che ha colpito l'Abruzzo nel 2009 e all'entrata in vigore delle nuove Norme Tecniche sulle Costruzioni di cui al DM 14 gennaio 2008, un nuovo testo tecnico che affronta le problematiche relative all'analisi strutturale del patrimonio edilizio storico in zona sismica, attraverso il modello dei cinematismi di collasso.
Il volume illustra e propone: una metodologia di indagine che segue le fasi indicate dalle Norme Tecniche per la valutazione della vulnerabilità sismica delle strutture murarie; una serie di percorsi di verifica per meccanismi locali con il metodo agli stati limite, supportati da programmi di calcolo appositamente predisposti.
I passaggi sono preceduti da un rigoroso dimensionamento degli orizzontamenti lignei di piano e di copertura, secondo varie tipologie, eseguiti con l'ausilio del computer.
Un utile strumento operativo rivolto ai progettisti, particolarmente adatto per la quantificazione dei livelli di sicurezza negli interventi di riparazione del danno e miglioramento degli edifici colpiti dal sisma."
 

Il sito del Massachusetts Institute of Technology, nel quale la AEDES è onorata di avere un link, presenta varie ricerche estremamente interessanti sulle strutture in muratura, esplorando ad esempio i metodi di studio dell'equilibrio di sistemi spaziali.
 

In collaborazione con l'Università di Atene, AEDES segue alcune applicazioni del software PCM, anche in confronto con i risultati sperimentali del Laboratorio di Ingegneria Sismica. Segnaliamo in particolare l’attività del Prof. Ing. Costantinos Spyrakos e del Dott. Ing. Alessio Francioso.