Maria Gabriella Mulas presentation in Cagliari (30/11/2018)

1. Analisi di tre collassi strutturali dovuti a eventi
sismici nella prospettiva dell’ingegneria forense
Maria Gabriella Mulas
Cagliari, 30 novembre 2018
“Analisi di collassi strutturali nella prospettiva
dell’ingegneria forense”

2. Maria Gabriella Mulas
Premessa – I crolli
6 aprile 2009 L’Aquila
2
• La «Casa dello Studente» (1965),
via XX Settembre 46, 8 morti
• Edificio a tre corpi: la sola Ala
Nord subisce un collasso parziale
• Via D’Annunzio 24/26 (1961), 11
morti
• Collasso tipo pancake, che
coinvolge parzialmente anche il
semi-interrato

3. Maria Gabriella Mulas
Premessa – I crolli
29 maggio 2012, Medolla (MO)
• Stabilimento Haemotronic, 4 morti (2002)
• L’edificio aveva resistito al sisma del 20 maggio 2012
• Struttura prefabbricata, connessioni ad attrito; collasso parziale di una
zona dell’area produttiva.
• Caduta per ribaltamento di travi di copertura; collasso nella sezione di
base per cinque colonne (una collassa anche in una sezione intermedia)
3

4. Maria Gabriella Mulas
PER NON DIMENTICARE
VIA D’ANNUNZIO
Matteo Vannucci
Carmelina Iovine
Marco Santosuosso
Stefano Antonini
Giuliana Tamburro
Marino Tamburro
Giuseppe Lippi
Wilma Gasperini
Giovanna Lippi
Liberio Muzi
Maria Giuseppina De Nuntis
4
HAEMOTRONIC
Matteo Serra
Giordano Visconti
Biagio Santucci
Paolo Siclari
CASA DELLO STUDENTE
Luciana Pia Capuano
Francesco Esposito
Alessio Di Simone
Davide Centofanti
Hamade Hussein
Marco Alviani
Luca Lunari
Angela Antonia Cruciano

5. Maria Gabriella Mulas
Le perizie (who’s who)
Casa dello Studente: ottobre 2010 – novembre 2011 (ottobre 2012)
Perito del giudice Maria Gabriella Mulas
Ausiliari: Dario Coronelli (materiali), Luca Martinelli (rilievi e modelli
numerici), Roberto Paolucci (sisma), Federico Perotti (analisi
meccanismo di collasso), Angela Pavesi e Nicoletta Volpin (aspetti
amministrativi), Stefano Ceresa (aspetti giuridici della perizia)
Haemotronic: dicembre 2012 – marzo 2014 (giugno 2014)
Collegio peritale Maria Gabriella Mulas, Patrick Bamonte (edificio:
modellazione numerica e materiali) e Roberto Paolucci (sisma)
Ausiliari: Rosmaria Pantalena (verifica fondazioni), Daniela Melissari
Via D’Annunzio: marzo 2013 – giugno 2013 (dicembre 2013)
Perito del giudice Maria Gabriella Mulas
Ausiliari: Dario Coronelli (materiali), Chiara Smerzini (sisma), Rosmaria
Pantalena (modelli numerici)
5

6. Maria Gabriella Mulas
Le domande chiave
1. Come è crollato l’edificio?
2. Quali sono le cause del crollo?
3. Ci sono responsabilità umane nel crollo?
Art. 40 C.P.
Nessuno può essere punito per un fatto preveduto dalla
legge come reato, se l'evento dannoso o pericoloso, da cui
dipende la esistenza del reato, non è conseguenza della
sua azione od omissione.
Non impedire un evento, che si ha l'obbligo giuridico di
impedire, equivale a cagionarlo.
6

7. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
1. Obiettivo: ricostruzione della dinamica del collasso «altamente
probabile» a partire dalle evidenze materiali, documentali e (ove
possibile) testimoniali disponibili
 Geometria dell’edificio al momento del crollo
 Carichi permanenti/variabili agenti
 Proprietà dei materiali da costruzione impiegati
 Proprietà modali dell’edificio
 Caratterizzazione del sisma
 Descrizione dei danni nelle parti sopravvissute e in quelle
collassate In sito
7
Progetto
vs sito
Analisi numeriche
Registrazioni accelerometriche
Stratigrafia e topografia del sito

8. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
2. Come determinate la geometria dell’edificio: tavole di progetto e
rilievi in sito
8
Edifici anni ’60: telai in c.a. gettati in
opera
 Tavole progettuali solo in minima
parte disponibili
 Mancanza di dettagli delle
armature
 Discrepanze tra il progettato e il
costruito
 La geometria delle parti
collassate è solo parzialmente
nota: fondamentale esaminare i
reperti estratti dalle macerie
RUOLO CHIAVE DEI
RILIEVI IN SITO
Edificio del 2000: struttura
prefabbricata con connessioni ad
attrito
 Tavole progettuali disponibili
 Dettagli delle armature noti
 Non ci sono discrepanze tra il
progettato e il costruito
 Pareti non strutturali hanno
svolto un ruolo strutturale
CONOSCENZA DELLA
STRUTTURA DOVUTA AL
PROGETTO E SOLO
CONFERMATA DAI RILIEVI IN
SITO

9. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
3. Carichi permanenti e variabili agenti
9
Edifici anni ’60
 Mancano normative chiare di
riferimento per i valori dei carichi
permanenti e accidentali da
considerare
 CdS: discrepanze tra progettato
e il costruito; ulteriori modifiche
legate a interventi di
ristrutturazione successivi
Edificio prefabbricato del 2000:
 Carichi progettuali ben definiti
dalle normative in vigore
 Discrepanza significativa
legata all’inserimento di
pavimenti industriali (massetti
in c.a.) non previsti a progetto
 Necessario stabilire il peso dei
macchinari per il trattamento
aria posti al primo piano
(permanenti vs variabili?)
RUOLO CHIAVE DEI RILIEVI IN SITO
PER LA VALUTAZIONE DEI CARICHI PERMANENTI

10. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
4. Materiali da costruzione
10
Edifici anni ’60
 Pochi controlli nel confeziona-
mento del cls
 Normativa di riferimento per la
resistenza è del 1939; le
relazioni di calcolo sono
lacunose
 Prove in sito sono indispensabili
 Carotaggi eseguiti sia sulle parti
sopravvissute che su quelle
collassate
 Risultati segnalano valori molto
dispersi con medie basse
RUOLO CHIAVE DEI
RILIEVI IN SITO
Edificio prefabbricato del 2000:
 Processo di produzione del
calcestruzzo dei prefabbricati
molto controllato.
 Valori progettuali ben definiti
dalle normative in vigore
 Mancanza di certificazione
sulle parti gettate in opera
RILIEVI IN SITO NECESSARI
SOLO PER CONFERMA DEI
VALORI PROGETTUALI

11. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
5. Proprietà modali dell’edificio necessarie per:
 Valutare le forme modali e confrontarle con il meccanismo di
collasso
 Stabilire un range entro cui possono cadere i periodi propri
significativi, al fine di valutare le sollecitazioni spettrali
11
Edifici anni ’60
 Strutture intelaiate relativamente
semplici da modellare
 Importanti le condizioni al
contorno dei piani interrati
 Incertezze nelle geometrie di
molti elementi strutturali (es. le
travi in spessore)
 Per la CdS occorre modellare
anche i solai
 Considerare la variabilità di EJ
Edificio prefabbricato del 2000:
 Connessioni ad attrito
 Aste a geometria variabile:
colonne, travi doppia pendenza
 Solai con elementi nervati
(piastra ortotropa)
 Pareti «non strutturali»:
contributi di massa e rigidezza
 Plinti a bicchiere alla base delle
colonne.

12. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
6. Caratterizzazione del sisma (Roberto Paolucci e Chiara Smerzini)
12
6 Aprile 2009, L’Aquila
 Necessario scegliere la stazione
accelerometrica di cui utilizzare
la registrazione
 Determinazione del profilo
stratigrafico al sito
 Determinazione del segnale al
sito (deconvoluzione al bedrock
e convoluzione al sito)
 Valutazione degli effetti
topografici
 Rotazione del segnale lungo le
direzioni principali dell’edificio
con determinazione dello spettro
elastico
29 Maggio 2012, Medolla
 Necessario confrontarsi con il
precedente evento del 20.5 e
scegliere la stazione
accelerometrica
 Profili stratigrafici poco variabili
e stazione accelerometrica
molto vicina, non è necessario
trasportare il segnale al sito
 Rotazione del segnale lungo le
direzioni principali dell’edificio
con determinazione dello
spettro elastico per entrambi gli
eventi

13. Mulas et al – Paper #5833 - WCEE 2012 - Lisboa
GROUND MOTION AT CASA DELLO STUDENTE 13
• Ground motion records available
at AQK and AQU stations
• DH tests to evaluate the Vs profile at the
site
• 1D linear-equivalent analysis to evaluate
ground motion at CdS based on AQK
record and the Vs profile at AQK and CdS
response spectrum

14. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
7. Descrizione dei danni nelle parti sopravvissute e in quelle collassate
 Occorre un rilievo sistematico dei danni visibili
 Rilievi fotografici indispensabili per mappare i danni, strutturali e
non strutturali
 Rilievi fotografici sono indispensabili soprattutto se si prevede
che l’edificio verrà demolito (diventano accertamenti tecnici non
ripetibili)
 L’edificio deve essere analizzato nella sua interezza, fino alle
fondazioni (ove possibile).
14
Oggi sono disponibili tecniche più avanzate (fotogrammetria,
uso dei droni, etc) ma anche più costose

15. Maria Gabriella Mulas
Come è crollato l’edificio: modalità di
collasso
8. Ricostruzione del meccanismo di collasso
 Non esiste una ricetta pre-confezionata…
 Il giudizio ingegneristico è fondamentale nel formulare ipotesi
significative e verificare che soddisfino tutti i dati a disposizione
(sisma, evidenze «sperimentali», analisi numeriche,
testimonianze)
15

16. Maria Gabriella Mulas
Le cause del crollo: il sisma
La domanda pregiudiziale:
 L’edificio è crollato a causa del sisma, da considerarsi come un
evento eccezionale e quindi «assorbente» tutte le altre cause?
16
29 Maggio 2012, Medolla
 Evento in linea con la sismicità
dell’area (faglia nota), anche se
caratterizzato da bassa
probabilità
 Il comune non era compreso
nella zonazione sismica, non
esiste un valore di riferimento
 Procedimento archiviato: ??
Non c’è risposta
6 Aprile 2009, L’Aquila
 Evento registrato in linea con la
sismicità dell’area e simile negli
effetti a precedenti eventi storici
 La Corte di Cassazione si è già
pronunciata sulla non-
eccezionalità dell’evento
 Per gli edifici in esame,
l’intensità del sisma era
compatibile con i valori delle
normative del 1937 e 1962
 La quasi totalità degli edifici in
c.a. non è crollata

17. Maria Gabriella Mulas
Deficitstrutturale
Le norme tecniche all’atto della
progettazione erano adeguate?
Il progetto originario rispettava le
norme in vigore?
L’edificio è stato costruito
conformemente al progetto?
Sono sopravvenute modifiche che hanno
alterato il comportamento meccanico?
Sono sopravvenute modifiche che
richiedevano un adeguamento sismico?
Le modifiche introdotte sono state
causa del crollo?
La resistenza dei materiali era
conforme ai valori di progetto?
Fondazioni adeguate?
Le cause del crollo
Cause meccaniche del crollo: deficit strutturale
17
CasadelloStudente
Norme «adeguate»
NO: errore progettuale
NO: incrementi nei
carichi
SI (parete REI, incremento nei
carichi)
SI (destinazione d’uso)
NI
NO, ma il dato è
ininfluente
SI

18. Maria Gabriella Mulas
Deficitstrutturale
Le norme tecniche all’atto della
progettazione erano adeguate?
Il progetto originario rispettava le
norme in vigore?
L’edificio è stato costruito
conformemente al progetto?
Sono sopravvenute modifiche che hanno
alterato il comportamento meccanico?
Sono sopravvenute modifiche che
richiedevano un adeguamento sismico?
Le modifiche introdotte sono state
causa del crollo?
La resistenza dei materiali era
conforme ai valori di progetto?
Fondazioni adeguate?
Le cause del crollo
Cause meccaniche del crollo: deficit strutturale
18
ViaD’Annunzio
Norme
«adeguate»
NO: progetto
inadeguato
Quasi SI
NO
SI (intervento di
natura statica)
NO
NO, il dato è
rilevante
SI

19. Maria Gabriella Mulas
Le cause del crollo
Cause meccaniche del crollo: deficit strutturale
19
Deficitstrutturale Le norme tecniche all’atto della
progettazione erano adeguate?
Il progetto originario rispettava le
norme in vigore?
L’edificio è stato costruito
conformemente al progetto?
Sono sopravvenute modifiche che hanno
alterato il comportamento meccanico?
Sono sopravvenute modifiche che
richiedevano un adeguamento sismico?
Le modifiche introdotte sono state
causa del crollo?
La resistenza dei materiali era
conforme ai valori di progetto?
Fondazioni adeguate?
Haemotronic
NO
SI
Parzialmente
In fase di
costruzione
NORMATIVA?
NO
SI
SI

20. Maria Gabriella Mulas
Le responsabilità umane nel crollo
cause ex-art. 40 CP
Capi di
imputazione
Ricostruzione
iter
amministrativo
Individuazione
degli «eventi»
Associazione tra
eventi e imputati
Quadro giuridico di
riferimento
«risalente» nazio-
nale e regionale
Normativa
tecnica;
collaudi; agibilità
post-sisma?
Normativa
urbanistica
Normativa
appalti pubblici;
lavoro;
sicurezza
20
Risposte ai
quesiti del
giudice

21. Maria Gabriella Mulas
Pubblicazioni scientifiche sul crollo della
Casa dello Studente
1. Mulas M.G., Coronelli D., Martinelli L., Paolucci R., Perotti F., Pavesi A., “Analysis of the “Casa dello
Studente” collapse during the L’Aquila 6th April 2009 earthquake”, Proceedings of the 15 WCEE (World
Conference on Earthquake Engineering), Paper n. 5833, Lisboa (Portugal) September 2012.
2. Mulas M.G., Coronelli D., Martinelli L., Paolucci R., Perotti F., “The collapse of the “Casa dello Studente
during the 2009 earthquake in L’Aquila”, IF CRASC ’12, II Convegno di Ingegneria Forense, V Convegno su
Crolli, Affidabilità Strutturale, Consolidamento. Pisa, 15-17 novembre 2012.
3. Mulas M.G., Perotti F., Coronelli D., Martinelli L., Paolucci R., “The partial collapse of “Casa dello
Studente” during L’Aquila 2009 earthquake”, Engineering Failure Analysis, Vol. 34, 566-584, 2013.
4. Mulas M.G., Martinelli L, Perotti F., “A case study of collapse during the 2009 L’Aquila (Italy) earthquake”,
COMPDYN 2013, 4th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics
and Earthquake Engineering. Kos Island, Greece, 12–14 June 2013.
5. Mulas M.G., Martinelli L., Perotti F. “An investigation on the collapse sequence of an RC frame during
L’Aquila 2009 earthquake”. SEMC 2013: The Fifth International Conference on Structural Engineering,
Mechanics and Computation, paper 465, Cape Town, South Africa, 2-4 September 2013.
6. Mulas M.G., Martinelli L., “Numerical simulation of seismic collapse of a rc framed building: a case study”,
Study and Researches, V. 34, pag. 11-29, 2015.
7. Mulas M.G. Martinelli P. “Non-linear dynamic analyses of an RC frame building collapsed during L’Aquila
2009 earthquake”. Proceedings of Compdyn 2017, 6th ECCOMAS Conference on Computational Methods in
Structural Dynamics and Earthquake Engineering, M. Papadrakakis, M. Fragiadakis (eds.), Rhodes Island,
Greece, 15–17 June 2017. Paper C18063.
8. Mulas M.G. Martinelli P. “Numerical simulation of the partial seismic collapse of a 1960s RC building”,
Journal of Performance of Constructed Facilities, 31(6): 04017111 (2017).
21

22. Maria Gabriella Mulas
Pubblicazioni scientifiche sul crollo di Via
D’Annunzio e del capannone industriale
1. Mulas M.G., Pantalena R., Smerzini C., Coronelli D. “The assessment of an existing RC framed structure: a
case study on a collapsed building”. Proceedings of the 9th International Conference on Structural Dynamics,
EURODYN 2014. Porto, Portugal, 2014, A. Cunha, E. Caetano, P. Ribeiro, G. Müller (eds.).
2. Bamonte P, Mulas M.G., Paolucci R. “Il collasso di un edificio industriale prefabbricato durante il terremoto
del 2012 in Emilia Romagna”. Atti del 20° Congresso CTE, pp. 721-730, 2014.
3. Coronelli D, Mulas M.G. “Testing low strength concrete of collapsed frame buildings”, Atti del Convegno di
Ingegneria Forense IF CRASC 2015, pp. 109-119, 2015.
4. Bamonte P, Mulas M.G., Paolucci R. “The earthquake-induced collapse of an industrial building: structural
issues”, Atti del Convegno di Ingegneria Forense IF CRASC 2015, pp. 557-568, 2015.
22