Strutture in muratura

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I rilevanti danni subiti dalle strutture in muratura in seguito a recenti sismi, in particolare il terremoto Umbria Marche 1997-98, concordemente a numerosi studi sperimentali e teorici condotti negli ultimi anni, hanno dimostrato come sia necessario rivalutare i modelli di comportamento strutturale per tali strutture rispetto ad approcci precedenti.

L’aspetto essenziale emerso dall’analisi svolta riguarda la considerazione di tutta una serie di informazioni desunte dall’osservazione che nella maggioranza dei casi forniscono informazioni determinanti nella valutazione della risposta sismica.

In particolare:

  • Dati storici dell’edificio,
  • aspetti geometrici e quadri fessurativi,
  • caratterizzazione dei materiali,
  • tecnologia costruttiva,
  • costruzione in più fasi…

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Un vasto lavoro di classificazione concernente gli aspetti citati è stato svolto per numerosi casi studio, ed in particolare è stato formulato un “abaco” dei meccanismi di collasso relativo alle diverse modalità “locali” di perdita dell’equilibrio di porzioni di struttura che per vari motivi non sono state in grado di sviluppare una risposta “globale”.

Ad. es, la rotazione di una parete fuori piano indica l’impossibilità di questa di trasmettere la forza sismica che agisce su essa ai setti di controvento tramite idonei dispositivi (solai rigidi, catene…). La parete si trova a fronteggiare un’azione alla quale non è in grado di resistere e collassa.

Tali modalità di crisi sfuggono ad un modello globale.

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Pertanto, si sono evidenziati i limiti di alcune metodologie di calcolo che considerano la struttura muraria come una scatola la cui resistenza è legata alla resistenza del materiale.

Le principali modalità di collasso registrate sono state:

  1. Rotazioni fuori piano di murature portanti (scarsa connessione ortogonale)
  2. Rotazioni fuori piano della parte superiore di muri (martellamento della copertura)
  3. Sconnessioni murarie, sfaldamenti delle murature (tipologia muraria e qualità materiali)
  4. Meccanismi di piano per sforzi di taglio con fessurazioni diagonali (presenza aperture, setti poco spessi)

In questa ottica si possono meglio comprendere le richieste dell’Ordinanza, la quale richiede l’applicazione congiunta di analisi globali e locali (viene ribadito come le verifiche locali siano da applicarsi a discrezione del progettista, in seguito alla valutazione della possibilità del loro manifestarsi).

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Riconsiderando il capitolo relativo al miglioramento sismico:

“Qualora si intenda effettuare interventi di tipo strutturale su singoli elementi di fabbrica oppure interventi di miglioramento, intendendo con essi l’esecuzione di un complesso di opere sufficienti a far conseguire all’edificio un maggior grado di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche, è consentito procedere senza dar luogo alle analisi e verifiche di cui al presente capitolo, a condizione che si dimostri che l’insieme delle opere previste è comunque tale da far conseguire all’edificio un maggior grado di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche.”

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Per alcune tipologie di interventi sulle strutture esistenti in muratura, definibili come “miglioramento sismico”, si ritiene che l’analisi dei meccanismi locali (pre e post intervento) possa fornire i dati relativi alla quantificazione delle migliorie portate dall’intervento

Infatti, in termini di analisi globale, molto spesso il beneficio derivante dal singolo intervento migliorativo non è direttamente quantificabile (si pensi all’inserimento di un tirante in facciata)

Valutazione della sicurezza di edifici in muratura

Per valutazione della sicurezza si intende un procedimento quantitativo volto a stabilire se un edificio esistente è in grado o
meno di resistere alla combinazione sismica di progetto.

Le norme forniscono gli strumenti per la valutazione di singoli edifici ed i risultati non sono estendibili a edifici diversi pur
appartenenti alla stessa tipologia.

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Per la valutazione degli edifici esistenti, oltre all’analisi sismica globale, da effettuarsi con i metodi previsti dalle norme di progetto per le nuove costruzioni, è da considerarsi anche l’analisi dei meccanismi locali.

Nell’effettuare la valutazione si terrà conto dell’esperienza, se disponibile, derivante dall’esame del comportamento di edifici simili che abbiano subito in passato l’effetto di eventi sismici.

Modellazione della struttura

La valutazione della sicurezza andrà eseguita con riferimento al comportamento sismico globale, attraverso i criteri di modellazione e verifica definiti dalla Norma.
Per gli edifici esistenti in muratura emergono tuttavia alcune particolarità che devono essere opportunamente considerate, con riferimento alla modellazione strutturale.

In particolare, in presenza di edifici in aggregato, caso tipico nei centri storici, e di edifici a struttura mista, frutto di sistemi costruttivi relativamente moderni o di trasformazioni successive recenti, i metodi sopra indicati non sempre sono adeguati ed è opportuno procedere ad una appropriata modellazione.
Inoltre, per ogni edificio in muratura deve essere considerata l’eventualità che si verifichino meccanismi locali di collasso, rispetto ai quali è opportuno eseguire una verifica di sicurezza.

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Meccanismi locali

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Aggregati edilizi

Bibliografia

CORSI DI PROGETTAZIONE IN ZONA SISMICA – FOIV

dr. M.Rosa Valluzzi, dr. Francesca da Porto, ing. Filippo Casarin, ing. Manuel Grendene

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