Interventi strutturali su edifici esistenti: le valutazioni da fare nel calcolo dei meccanismi locali

I cinematismi non sono rappresentati esclusivamente dai ribaltamenti fuori dal piano delle pareti per effetto di una forza orizzontale, ma possono essere una conseguenza dello scarso ammorsamento dei solai alle strutture verticali che possono favorire fenomeni di sfilamento e causare di conseguenza il collasso dell’impalcato.

Le analisi cinematiche potranno essere svolte considerando i macroelementi di muratura come corpi rigidi; risulta pertanto fondamentale valutare in maniera approfondita la qualità muraria perché, nel caso questa sia particolarmente scadente, l’assunzione di comportamento monolitico della parete risulta del tutto inappropriata.

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Analizziamo in questo articolo di Francesco Cortesi e Laura Ludovisi, estratto dal volume Costruzioni in muratura portante edito da Maggioli Editore, quali sono le valutazioni da fare in fase di calcolo dei meccanismi locali.

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Parete di scarsa qualità o mancanza di collegamenti fra i vari paramenti: come fare

Un muro di scarsa consistenza investito da una forza fuori dal piano tendenzialmente non sarà in grado di sviluppare il cinematismo di ribaltamento, ma tenderà a disgregarsi in virtù dell’assenza di un’efficace interazione tra i vari conci. Nel seguito (Fig.1) si mostra un esempio di tale comportamento, rappresentato da una parete di un fabbricato ad Amatrice che ha sviluppato parzialmente un cinematismo di pressoflessione con cerniera orizzontale; l’incipiente meccanismo è stato di fatto “interrotto” per la disgregazione di alcune murature che hanno causato il collasso parziale del fabbricato.

Nei casi in cui si riscontra una parete di scarsa qualità o una sistematica mancanza di collegamenti fra i vari paramenti, il tecnico dovrà prevedere primariamente degli interventi che possano garantire la monoliticità della muratura. Per perseguire questa finalità, si possono prevedere dei diatoni artificiali (tirantini antiespulsivi in acciaio) o intonaci armati dotati di connettori passanti che siano in grado di collegare efficacemente i vari paramenti delle murature.

Una volta riscontrato o garantito il comportamento “monolitico” delle pareti, le ipotesi di calcolo che si assumono per la valutazione di un meccanismo locale sono:

• resistenza a trazione nulla della muratura;
• assenza di scorrimento tra i conci;
• infinita resistenza a compressione della muratura.

Nel caso di situazioni più articolate si potrà tenere conto di eventuali contributi quali scorrimenti tra i blocchi, connessioni tra pareti murarie e presenza di presidi antiribaltamento quali cordoli e catene. Si può anche assumere una resistenza a compressione della muratura limitata, per considerare l’effetto di arretramento della cerniera plastica, come descritto in Fig.2, che riporta un estratto della metodologia di analisi del Modulo ESP del software PCM della Aedes.

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L’effetto dell’ammorsatura

L’effetto dell’ammorsatura tra murature ortogonali è di fondamentale importanza nella potenziale attivazione del cinematismo di ribaltamento e quindi modifica sostanzialmente i risultati che il tecnico può ottenere nelle analisi cinematiche. Nel seguito si propone, a titolo esemplificativo, un cinematismo di ribaltamento di una parete, valutato attraverso il software di calcolo PCM2019, effettuata in un primo caso in assenza di ammorsamenti tra pareti (Fig.3), ed in un secondo caso considerando efficaci collegamenti tra murature ortogonali (Fig.4). Si potrà osservare come questo aspetto influenzi notevolmente i risultati, facendo registrare una variazione dell’indicatore di rischio di circa il 10%.

La valutazione dei cinematismi di collasso può essere condotta in termini di accelerazione (approccio cinematico lineare) o di spostamento (approccio cinematico non lineare) e prevede i seguenti step:

• individuazione del meccanismo di collasso in funzione della posizione o della snellezza del macroelemento;
• valutazione del moltiplicatore orizzontale che comporta l’attivazione del cinematismo;
• determinazione della curva moltiplicatore-spostamento fino all’annullamento della forza sismica orizzontale;
• trasformazione della precedente curva in curva di capacità;
• esecuzione delle verifiche di sicurezza.

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Foto:iStock.com/France68