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Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture

MECCANISMI DI COLLASSO PER EDIFICI IN MURATURA

ing. Sara Vallucci – ing. Francesco Monni

MURATURA: materiale da costruzione costituito da “blocchi” separati

(naturali o artificiali) e (non necessariamente) da un “legante”. • Resistenza a trazione scarsa o nulla • Tutto è portante • Modelli isostatici • Edificio “pesante”

Comportamento meccanico della muratura: (schema convenzionale)

a) Muratura “di buona qualità” Comportamento monolitico

b) Muratura “di media qualità” Comportamento intermedio

c) Muratura “di scarsa qualità” Si disgrega caoticamente

Quando un muro è di buona qualità?

Quando è costruito secondo la “REGOLA DELL’ARTE”

REGOLA DELL’ARTE

Insieme di regole costruttive pratiche a carattere empirico tramandate nel corso della storia. La R.D.A. stabilisce l’importanza della tessitura dei blocchi per ottenere un muro di buona qualità.

La “regola dell’arte”: prescrizioni costruttive sulla muratura

Presenza di DIATONI cioè di pietre passanti da parte a parte della parete.

Filari orizzontali

Giunti verticali sfalsati

Pietre squadrate e con dimensioni adeguate

Malta di buone caratteristiche

Resistenza propria dei blocchi

EDIFICI IN MURATURA ED AZIONI SISMICHE

TERREMOTO Accelerazione al piede della struttura

Tramite la struttura l’accelerazione si trasmette dal terreno ai vari piani posti più in alto. L’accelerazione così trasmessa mette in moto le masse

dei vari piani, producendo delle FORZE (F = m a). Queste sono le forze sismiche

L’azione sismica è modellabile tramite una forza orizzontale (F) agente staticamente sulla struttura.

Per ogni sito geografico si può definire un “terremoto atteso” cioè un’accelerazione sismica che ci si deve attendere al suolo.

COMPORTAMENTO MONOLITICO: possiamo suddividere la muratura in porzioni che non si disgregano a loro volta dette MACROELEMENTI.

MACROELEMENTO: elemento o parte architettonica caratterizzata da una risposta sismica autonoma dal resto della fabbrica.

Il loro moto durante l’azione sismica definisce il cinematismo di collasso.

Muratura sufficientemente monolitica +

Terremoto sufficientemente forte =

Meccanismo di collasso dell’edificio

Quando si attiva il meccanismo di collasso?

Determinare per quale valore dell’azione sismica si ha l’attivazione del meccanismo di collasso.

Supponiamo di applicare un’azione orizzontale alle masse dell’elemento murario. Supponiamo che tale azione orizzontale sia via via crescente.

Essa è rappresentata da un “moltiplicatore dei carichi” α.

Per determinare il coefficiente α di collasso si può applicare il P.L.V. o le equazioni di equilibrio:

1. l’incognita è il coefficiente α: un moltiplicatore dei carichi;

2. il meccanismo consiste in una catena cinematica che deve essere congruente con i vincoli imposti alle pareti;

3. tra più meccanismi cinematicamente ammissibili si innesca quello che richiede minore energia (quello con il coefficiente α più basso).

Valutazione dei possibili meccanismi di collasso

Meccanismi fuori piano

(I modo) Meccanismi nel piano

(II modo)

Ribaltamento semplice Meccanismi di rottura a taglio con

formazione di lesioni diagonali sulle pareti

Ribaltamento composto

Flessione verticale

Flessione orizzontale

Meccanismi fuori piano della parete (I modo)

Ribaltamento semplice

Ribaltamento globale parete pluripiano

Elevata snellezza paramento murario;

Inefficace collegamento strutture orizzontali;

Mancanza di presidi in sommità;

Mancanza di ammorsamento con le pareti di spina.

Ribaltamento globale parete

Ribaltamento semplice Ribaltamento parziale parete pluripiano

Elevata snellezza paramento murario

Discontinuità costruttiva

Buon collegamento strutture orizzontali

Mancanza di presidi in sommità

Mancanza di ammorsamento con le pareti di spina

Ribaltamento parziale parete pluripiano

Palazzo Ardinghelli (AQ)

Ribaltamento parziale parete pluripiano

Ribaltamento composto Elevata snellezza paramento

murario

Inefficace collegamento strutture orizzontali

Mancanza di presidi in sommità

Buon ammorsamento alle pareti di spina

La geometria del cuneo è funzione di: dimensione e posizione delle

aperture; qualità della muratura.

Umbria - Marche 1997

Sellano 1997

Flessione verticale

Flessione verticale globale parete pluripiano

Presenza di vincolo efficace in sommità

Assenza di collegamento con le strutture orizzontali di interpiano (martellamento) Discontinuità costruttiva (materiali e/o sezioni murarie)

Isola di Nocera Umbra 1997

Flessione verticale

Flessione verticale globale parete pluripiano

Isola di Nocera Umbra 1997

Flessione verticale

Flessione verticale parziale parete pluripiano

Sellano 1997

Assenza di vincolo efficace in sommità

Presenza di presidi/buon collegamento con le pareti di spina Elevata luce tra le pareti di spina

Bozzano

Umbria – Marche 1997

Sfondamento della parete del timpano

Martellamento trave di colmo

Umbria – Marche 1997

Flessione orizzontale (danneggiamento edificio consolidato)

Cordolo rigido in sommità (inefficace connessione tra cordolo e muratura)

Sellano

Buon ammorsamento alle parete di spina

Meccanismi nel piano della parete (II modo)

Lesioni a taglio Per discontinuità altimetrica

Martellamento che produce lesioni con andamento inclinato

Sellano 1997

Lesioni a taglio Deformazione angolare

Lesioni presenti nei pannelli murari fra le aperture di uno stesso piano o tra un piano e l’altro Palazzo Farinosi (AQ) 2009

Esempi di danneggiamenti tipici per edifici in muratura

Espulsione del paramento murario esterno di una muratura a sacco

Meccanismo di collasso tipico di murature povere

Abruzzo 2009

Cedimento fondale

Il sisma produce un incremento di tensione che le murature scaricano sul terreno. Ciò può causare cedimenti dello stesso terreno

Meccanismo di collasso dell’angolata Presenza del cordolo in copertura e assenza del collegamento tra il solaio intermedio e le

pareti. La muratura non appare di buona qualità (disgregazione della parete)

Crollo di una parete che si trascina solaio e copertura La qualità muraria povera ha vanificato completamente l’efficacia del tirante che è

rimasto in posizione senza la muratura intorno. La muratura si è disgregata

Bazzano (AQ) 2009

Ribaltamento facciata di una chiesa Paganica 2009

Interazione tra edifici adiacenti Martellamento delle travi di copertura dell’edificio adiacente

Paganica 2009

Disgregazione muratura Presenza di cantonale in blocchi squadrati

San Gregorio (AQ) 2009

Disgregazione muratura Ammorsamenti inefficaci, muratura incoerente

L’Aquila centro storico 2009

Fuoripiombo Meccanismo di flessione verticale

L’Aquila centro storico 2009

Prima Dopo Onna 2009

Onna 2009

Prima Dopo Sellano

Prima Dopo

Abruzzo 2009

Buon funzionamento dei presidi

Abruzzo 2009

Buon comportamento della muratura

Abruzzo 2009

Buon comportamento della muratura

Abruzzo 2009

Le immagini utilizzate in questa presentazione sono state tratte da: - “Repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli edifici in muratura”,

2007, AA.VV, Decreto del Commissario Delegato per gli interventi di pretezione civile n. 28 del 10 aprile 2002;

- “Il percorso della conoscenza”, 2008, Dispense del prof. Paolo Faccio, Università IUAV di Venezia, Diapartimento di Costruzioni dell’Architettura;

- “Costruzioni in muratura e meccanismi di collasso”, Dispensa fornita nell’ambito del corso di teoria delle strutture, ing. Alessandro De Maria, Università degli Studi di Perugia;

- “Codice di pratica (linee guida) per la progettazione degli interventi di riparazione, miglioramento sismico e restauro dei beni architettonici danneggiati dal terremoto umbro-marchigiano del 1997”, Doglioni F., BUR Marche edizione straordinaria n.15 del 29/09/2000.

- “Letture sulla Meccanica delle Murature Storiche”, 1991, Antonino Giuffrè, Edizioni Kappa;

- “Preliminary Report on Damages Suffered by Masonry Buildings in Consequence of the L’Aquila Earthquake of 6th APRIL 2009”, www.reluis.it

Questa presentazione è stata redatta esclusivamente ad uso didattico

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