Murature

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Architettura tecnica 1Sistema costruttivo in muratura

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Strutture in muratura o murature

Le strutture in muratura o muraturesono strutture a pareti portanti formate daelementi di piccole dimensioni in pietra naturaleo artificiale (laterizio o cls), benconnessi tra loro attraverso un legante (malta) o montati a secco.

A sinistra: muratura storica con pietre non ben immorsate tra loroe malta di scarsa qualit, che hanno favoritoil distacco del paramento interno ed esterno in seguito ad un evento sismico. A destra: pareti portanti inmuratura di un edificio di recente costruzione, con elementi di piccole dimensioni (blocchi) a singolo stratoomogeneo.

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Murature storiche di pietra naturale

I materiali lapidei utilizzati in campo architettonico come pietra da costruzionesi suddividono aseconda della lavorazione cui possono essere sottoposti.

Pietra grezza(pezzi informi per spaccatura, in alo a sin.);

Pietra concia(forma definita con molta tolleranza mediante sbozzodi pietra grezza): permurature ordinarie (sopra a destra)

Pietra da taglio (lavorata su tutte le facce fino alla martellinatura): per murature speciali.Lastrenon lucidate n scolpite (due dimensioni prevalenti sulla terza): per pavimenti,rivestimenti, scale, coperture.

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Ripartizione delle tensioni nelle murature. Importante limpiego della malta nellemurature in pietra naturale per evitare concentrazioni tensionali nei punti di contatto.(da Caleca)

Esempio di pietre conce di tipo calcareo-marnoso, utilizzate per una muratura in pietra di tipo irregolare. Adestra, muratura di pietra squadrata (da taglio).

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Assestamenti murari di epoca romana (opus); gli opus romani prevedevano murature a sacco,cio costituite da un opus esterno e un riempimento interno con materiale di minor pregio.

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a), c), c) per il sostegno di terrapieni;

d) sezione di muro mal costruitoe) muro ben costruito con diatoni.

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Murature in mattoni pieni tradizionali, (laterizi) in uso corrente per edifici fino allamet del Novecento. Disposizioni (da Manuale Progettazione Edilizia):

goticacon muratura a due teste (a)a bloccocon muratura a due teste (b)in chiavecon muratura a due teste (c)a crocecon muratura a tre teste (d)goticacon muratura a tre teste (e) e a quattro teste (f)

Oggi utilizzate perpiccoli manufatti,come muretti di

recinzione osostegno, o nellaricostruzione diedifici storici.

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Mattoni pieni tradizionalidi recupero accatastati, formati a mano in stampi. Oggiquesto tipo di produzione viene definiti a pasta mollee viene usatoprevalentemente per recuperi e restauri. Le dimensioni regionali dei mattoni, in

gran parte non pi in produzione, hanno una motivazione storica (vedi tabella).Dimensioni dei mattoni (in cm) secondo le dimensioni regionali (da Annuario Andil, 1975)

Mattoni pieni

(in ordine decrescente di

diffusione)

Mattoni semipieni

(in ordine decrescente di

diffusione)

Piemonte 6x12x24

6x11,5x24

7x11,5x23,5

7x11x24

Lombardia 6x11x23

6x10,5x22,5

12x12x25

6x11x23

Veneto, Trentino Alto Adige, Friuli

Venezia Giulia

6x12,5x26

6x13x26

7x11,5x24,5

13x13x26

Liguria 6x12x24 7x11x24

Emilia-Romagna 6x13x26

5,8x14x28

12x12x25

5,5x12x25

Toscana 5,5x12x25

6x13x26

5,5x12x25

5,5x13x26

Marche 6x13x26

6x13x28

5x10x25

5x12x25

Umbria 5,7x12,5x26

6x13x26

5,5x12,5x25,5

6x13x26

5,5x12x24

Lazio 5x14x285,5x12,5x25,5

5x14x285x12x25

Abruzzo, Molise 6x13x26

6x13x27

6x13x26

12,5x13x26

Campania 6x13x26

Puglia 6x13x26 6x13x26

6x12x25

Basilicata, Calabria 6x13x26

5,5x12,8x26

13x13x26

12x26x26

Sicilia 6x13x26

5x12x25

6x13x26

12x12x25

Sardegna 6x12x25

5x12x24

6x12x24

5,5x11,5x25

Luso dei laterizi nelle murature diffuso inItalia, soprattutto nella pianura padana. La

pianura ricca di depositi argillosi da cui possibile prelevare largilla, la materia primanecessaria per la fabbricazione dei laterizi. Conessa sono mescolati componenti minerali(quarzo, feldspati, carbonati).Non sono possibili studi generali sui lateriziutilizzati nellarchitettura: la forma dei laterizi sempre stata quella prismatica, ma variazionidimensionali sono evidenti sia da una localit

all'altra sia nel corso del tempo.

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Prodotti ceramici e argilla

Per materiale ceramico si intende un materiale inorganico, non metallico, ottenuto damaterie prime minerali, foggiato a freddo e consolidato in modo irreversibilemediante cottura.

La materia prima pi importante largilla; un materiale di deposito sedimentario agrana finissima, plastico, costituito da una mescolanza di minerali delle argille(fillosilicati come illite, montmorillonite, ecc.) con quarzo, feldspati, carbonati emiche. Deriva dall'alterazione chimico-fisica delle rocce silicatiche.

In Italia le argille utilizzate come materia prima sono cavate nei depositi ferrettizzati

delle pianure, in particolare quella padana.

Si parla di tecnica costruttiva adbese largilla formata in stampi e cotta al sole, ditecnica pisse posta in cassaforma e pressata, di argilla cotta(prodotto ceramico)se cotta in fornace.

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Prodotti ceramici e laterizi

I prodotti ceramici si dividono, in base allimpasto:a pasta porosa:

ordinaria: terrecotte (terracotta e laterizi) e refrattari (980-990C)fine: faenze (maioliche,monocotture e cottoforte) e terraglie

a pasta compatta (vetrificata):ordinaria: grs (rosso, bianco, porcellanato), da argille greificate, cotte a 1300C)fine: porcellana e vitreus china

La compattezzadipende da temperatura di cottura, durata della cottura,composizionedimpasto (additivi) e metodo dimpasto (molle o pressato). La compattezzaimpartisce impermeabilit, resistenza allusura e resistenza meccanica ma anchefragilit.

Il colore dei materiali ceramici influenzato da:

composizione dellargilla (giallo ocra con poca percentuale di composti di ferro emanganese o rosso bruno, se accade il contrario):tempo di cottura:temperatura di cottura;percentuale di ossigeno.

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Le terracotte sono ceramiche che, dopo il processo di cottura, presentano unacolorazione che varia dal giallo al rosso mattone, grazie alla presenza di sali o ossididi ferro.

La cottura si effettua a 980- 990 C. La presenza di ossido di ferro, oltre a dare il coloretipico, migliora anche la resistenza meccanica della ceramica cotta, contribuendo allavetrificazione e quindi riducendo la porosit del manufatto.

Grazie alla sua stabilit, alla resistenza all'invecchiamento, e alla leggerezza che deve allasua porosit, la terracotta impiegata come materiale da costruzione prende il nome

dilaterizio

. La terracotta si distingue generalmente dal laterizio per una "piaccurata depurazione delle argille".

Terracottee laterizi

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Laterizi

Il processo produttivo dei laterizi prevede (1):estrazione delle materie primepreparazione dellimpastoformaturaessiccazione

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Laterizi

(2):

cottura (appena al di sotto dei 1000C)stoccaggio

La produzione attuale di laterizi si diversifica intrecomparti principali, relativi ai diversiimpieghi:laterizi da murolaterizi da solaiolaterizi da copertura

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Laterizi

Laterizi da muro:

mattoni pieni,mattoni e blocchi semipieni per muraturaarmata,

blocchi alleggeriti o blocchi in laterizioalveolato,

mattoni forati,tavelle e tavelloni,mattoni a faccia vista ed elementi da

rivestimento,mattoni rettificati,mattoni ad altezza di piano, prodotti e sistemi

per murature armate,pannelli di tamponamento,

tavelloni gessati.

Importante sempre specificare la loro funzione(portante, di partizione, di rivestimento,ecc.)

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Classificazione dei laterizi per muratura (UNI 8942/86)

I blocchi hanno dimensione superiore a 5500cm3.

Mattoni

Dimensioni del mattone pieno

formato UNI, oggi comunemente

usato in Italia, di dimensioni

25x12x5,5. (mattone unificato, UNI

5628/65)

Terminologia del mattone:fascia o piatto,

lista, costa o fianco ,

testa o punta,

spessore .

Mattone pieno e suoi sottomultipli:

intero,

tre quarti,

mezzo,

quarto,mezzolungo .

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Classificazione dei laterizi per muratura (UNI 8942/86)Percentuale di foratura

Mattoni pieni (MP) < = 15%Mattoni pieni per rivestimento (MPR) Mattoni e blocchi semipieni

(tipo A, MS) 15-45%(tipo B, BS) 45-55%

Mattoni e blocchi semipieni per rivestimento(tipo A, MSR) (tipo B, BSR) Mattoni e blocchi forati (MF o BF) >55%Mattoni e blocchi forati per rivestimento (MFR o BFR)

Giacitura in opera

mattoni e blocchi a fori verticali

mattoni e blocchi a fori orizzontali (a destra)

Tecnologia di produzioneEstrusi: con massa normale o con massa alveolata (31)Pressati: in pasta o in polvereFormati a mano

Rettificati (R) o calibrati (C)

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Murature di laterizio

Differenza tra apparecchiatura muraria monostrato storico-tradizionale con mattoni

pieni (la sezione tutta costituita da un unico materiale omogeneo), di uso correnteper edifici di medie grandi dimensioni fino alla prima met del Novecento, e paretemonostrato con blocchi in uso oggi.a. apparecchiatura con muratura monolitica in mattoni, (tre teste, sp. 38 cm)b. apparecchiatura con muratura in blocchi a tutto spessore (sp. 38 cm)

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Principio statico

Equilibrio di corpi rigidi di tipoplanare (in edilizia si tratta in generedi murature) rispetto ad una azionedi ribaltamento perpendicolarmenteal loro piano.

Evidentemente questi fenomenivanno evitati.


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Danni nelle murature degli edifici

Nel caso di forze orizzontali come i sismi, il cosiddetto primo modo di danno dato dalribaltamento delle strutture murarie fuori dal loro piano. il modo pi pericoloso

perch provoca il collasso di grandi parti di muratura con il conseguente scollegamentodegli orizzontamenti.Nel caso di murature con cantonali (muri trasversali) correttamente eseguiti i possibilicinematismi di collasso fuori dal piano possono svilupparsi con il coinvolgimento diporzioni pi o meno ampie di murature.

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Per un edificio non danneggiato difficile prevedere quale sia il cinematismo piprobabile. Si pu tuttavia comprendere qualitativamente i possibili punti deboli dellaconfigurazione strutturale. Nel caso di strutture danneggiate anche lievemente il

procedimento di individuazione dei meccanismi di danno agevolato dalla lettura delquadro fessurativo presente.Nel caso di forze orizzontali come i sismi, il cosiddetto primo modo di danno, dato dalribaltamento delle strutture murarie fuori dal loro piano, il modo pi pericolosoperch avviene (se avviene) per primo.Una volta scongiurato questo meccanismo, le strutture murarie subiscono unazione

tagliante nel loro piano, che si definisce come secondo modo di danno. Essa provocalesioni tendenzialmente disposte a 45.

Secondo modo di danno

Modalit di rottura della strutturamuraria resistente in seguito ad azioninel proprio piano:edifici con fasce di piano rigide; rotturadei maschi murari;edifici con fasce di piano duttili; rotturadella muratura fra le file di aperture.

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Distribuzione delle tensioni nel piano del muro

Disposizione delle linee isostatiche dimassima (trazione) e di minima(compressione) nel piano del muro.Esempio di un quadratino unitario entro lamuratura.Linclinazione delle isostatiche data dallacombinazione di forze orizzontali e verticali.

Nel caso di muro senza aperture leisostatiche sono tendenzialmente verticali(di minima, compressione) e orizzontali (dimassima, trazione).Notare leffetto arco che si crea sopralarchitrave quando si pratica unapertura;

questo effetto corrisponde alla potenzialelinea di frattura nel caso di cedimentodellarchitrave stesso.

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Strutture in muratura o murature (normativa attuale)

Ledificio a muratura portante deve essere concepito come unastruttura tridimensionale. I sistemi resistenti di pareti di muratura, gliorizzontamenti e le fondazioni devono essere collegati tra di loro inmodo da resistere alle azioni verticali ed orizzontali.I pannelli murari sono considerati resistenti anche alle azioni orizzontaliquando hanno una lunghezza non inferiore a 0,3 volte laltezza diinterpiano; essi svolgono funzione portante, quando sono sollecitati

prevalentemente da azioni verticali, e svolgono funzione dicontrovento, quando sollecitati prevalentemente da azioni orizzontali.Ai fini di un adeguato comportamento statico e dinamico delledificio,tutti le pareti devono assolvere, per quanto possibile, sia la funzioneportante sia la funzione di controventamento.

Gli orizzontamenti sono generalmente solai piani, o con falde inclinatein copertura, che devono assicurare, per resistenza e rigidezza, laripartizione delle azioni orizzontali fra i muri di controventamento.Lorganizzazione dellintera struttura e linterazione ed il collegamentotra le sue parti devono essere tali da assicurare appropriata resistenza estabilit, ed un comportamento dinsieme scatolare.

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Devono inoltre essere previsti opportuniincatenamenti al livello dei solai, aventi lo scopodi collegare tra loro i muri paralleli della scatola

muraria. Tali incatenamenti devono essererealizzati per mezzo di armature metalliche oaltro materiale resistente a trazione, le cuiestremit devono essere efficacementeancorate ai cordoli. Per il collegamento nelladirezione di tessitura del solaio possono essereomessi gli incatenamenti quando ilcollegamento assicurato dal solaio stesso. Per

il collegamento in direzione normale allatessitura del solaio, si possono adottareopportuni accorgimenti che sostituiscanoefficacemente gli incatenamenti costituiti datiranti estranei al solaio.Il collegamentofra la fondazione e la strutturain elevazione generalmente realizzato

mediante cordolo in calcestruzzo armatodisposto alla base di tutte le murature verticaliresistenti. possibile realizzare la primaelevazione con pareti di calcestruzzo armato; intal caso la disposizione delle fondazioni e dellemurature sovrastanti deve essere tale dagarantire un adeguato centraggio dei carichitrasmessi alle pareti della prima elevazione ed

alla fondazione.

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Per garantire un comportamento scatolare, muri ed orizzontamenti devono essere

opportunamente collegati fra loro. Tutte le pareti devono essere collegate al livellodei solai mediante cordoli di piano di calcestruzzo armatoe, tra di loro, medianteammorsamenti lungo le intersezioni verticali. I cordoli di piano devono avereadeguata sezione ed armatura.

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Edificio in muratura portante

Individuazione delle pareti resistenti e area diinfluenza dei carichi verticali

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Calcolo semplificatoIn base al Dm 20-11-87 per edifici realizzati in muratura formata da elementi resistentiartificiali pieni o semipieni possibile omettere le verifiche di sicurezza (si fa solo il

calcolo semplificato) nel caso vengano rispettate le prescrizioni seguenti:a) ledificiosia costituito da non pi di tre piani entro e fuori terra;b) la planimetria delledificiosia iscrivibile in un rettangolo con rapporti fra lato minoree lato maggiore non inferiore a 1/3;c) la snellezza della muratura, secondo la definizione del punto 2.2.1.3., non sia innessun caso superiore a 12;

d) larea della sezione di muratura resistente alle azioni orizzontali, espressa inpercentuale rispetto alla superficie totale in pianta delledificio,sia non inferiore al 4%nelle due direzioni principali escluse le parti aggettanti; non sono da prendere inconsiderazione, ai fini della percentuale di muratura resistente, i muri di lunghezza Linferiore a 50 cm, misurata al netto delle aperture.

Deve quindi risultare:s= N/ (0,65 A) smN: carico verticale totale alla base del piano pi basso delledificio;

A: area totale dei muri portanti allo stesso piano;

sm: tensione base ammissibile della muratura

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Resistenza di una muratura

Le propriet fondamentali in base alle quali si classifica una muratura sono laresistenza caratteristica a compressione fk, la resistenza caratteristica a taglio in

assenza di azione assiale fvk0, il modulo di elasticit normale secante E, il modulo dielasticit tangenziale secante G.La resistenza caratteristica a compressione ricavata sulla base della resistenza fbkdel singolo blocco e del tipo di malta(da tabelle fornite dalla norma)

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Murature armateLa muratura armata costituita da elementi resistenti artificiali pieni e semipieniidonei alla realizzazione di pareti murarie incorporanti apposite armature metallicheverticali e orizzontali, annegate nella malta o nel conglomerato cementizio.Le barre di armatura possono essere costituite da acciaio al carbonio, o da acciaioinossidabile o da acciaio con rivestimento speciale. ammesso, per le armature orizzontali, limpiego di armature a traliccio elettrosaldatoo limpiego di altre armature conformate in modo da garantire adeguata aderenza edancoraggio, nel rispetto delle pertinenti normative di comprovata validit.

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Archi in muratura

La struttura ad arco una struttura di elevazione ad asse curvilineo sottoposta

prevalentemente a sollecitazioni di compressione, trasmesse o in fondazione o astrutture verticali di sostegno (piedritti) che scaricano le spinte sulle fondazioni. Lestrutture ad arco sono in genere classificate in relazione al profilo o sesto, la linea curvache segnala lestradosso, variabile in funzione al rapporto tra frecciae luce(a tuttosesto, a sesto rialzato od abbassato). Maggiore la sezione, maggiore la rigiditdellarco e minore la resistenza a sollecitazioni diverse da quelle di compressione.

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Principio costruttivo dellarco in

muratura

Se allelemento unico dellarchitrave sisostituiscono due elementi che sireggono in equilibrio per mutuocontrasto, si ottiene un sistemaspingente (a destra una piattabanda inpietra naturale). Le azioni sui piedritti

non sono pi verticali ma generano unaspintache tende a ribaltarli. Il valoredella spinta in rapportoallinclinazione dei due elementi.

Se si aumenta il numero degli elementi

(conci) disponendoli lungo un assecurvilineo che coincide con lafunicolare dei carichi si ottiene unastruttura spingente (ad arco)sottoposta in ogni sezione acompressione semplice.

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Rottura di un arco

Studi sperimentali di Mery. Arco a tutto sesto:cerniere a 30sullorizzontale,apertura in chiaveallintradosso. Arco acuto: cerniere a 45,

apertura in chiave allestradosso. Collasso perrotazione con cerniera quasi in chiave e 2cerniere alle reni.Affinch avvenga il fenomeno delle 5 cerniere, lacurva delle successive risultanti (curva dellepressioni) deve avere landamento in figura,

passando per le cerniere stesse.

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Equilibrio di un arco in muratura

La forza inclinata con cui agisce un arco su un sostegno verticale o su un sostegno di

appoggio definita spinta. La conformazione ad arco determina una considerevoleriduzione delle tensioni di flessione ed un funzionamento a compressione, contensioni dello stesso segno, caricando in maniera pi o meno uniforme linterasezione e sfruttando meglio la resistenza del materiale. La variazione morfologicadellarco determina, a parit di carico sostenuto, la maggiore o minore inclinazionedella risultante.

La forma ideale di un arco che possalavorare a compressione pura quelladel corrispondente poligono funicolareribaltato. Il comportamento dellarco tanto pi soddisfacente quanto meno la

curva delle pressioni si discostadallasse geometrico dellarco. Poich laspinta aumenta con il diminuire dellafreccia, molto spesso si associanosollecitazioni di flessione e taglio,inducendo flessioni molto elevate.

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