Il comportamento degli edifici in aggregato in muratura sotto

Gli edifici in muratura portante, come quelli che costituiscono la maggior parte del tessuto urbano dei centri storici italiani, sono stati progettati conformemente alle regole della statica, motivo per cui offrono una buona resistenza ai carichi gravitazionali, i quali carichi determinano uno stato di sollecitazione a compressione che la struttura è in grado di affrontare e rispetto al quale presenta alti valori di resistenza e rigidezza.

L’azione sismica invece, schematizzata come forza orizzontale agente alla base dell’edificio, determina nella struttura e nei suoi componenti degli stati di sollecitazione che possono risultare incompatibili con la capacità di resistenza del materiale, specialmente nei confronti della resistenza alla trazione, causando la formazione e la manifestazione di lesioni e fessure che evidenziano uno stato di sofferenza della struttura.

Come già visto, la risposta degli edifici in muratura nei confronti dell’azione sismica è riconducibile al manifestarsi di due modalità di danno principali: i cosiddetti meccanismi di primo modo (o meccanismi fuori piano), che riguardano prevalentemente la risposta fuori piano delle pareti, e i meccanismi di secondo modo (o meccanismi nel piano), associati invece all’attivazione della risposta nel piano delle stesse.

I meccanismi di primo modo coinvolgono porzioni limitate della struttura, che possono collassare separatamente rispetto al corpo principale, ed il collasso avviene per perdita di equilibrio della parte interessata che fisicamente si distacca dal resto. I meccanismi di secondo modo, tipicamente ricorrenti in strutture progettate per far fronte ad azioni orizzontali, prevedono la perdita di capacità portante della struttura, imputabile sostanzialmente a rotture del materiale, sfruttando la rigidezza nel piano e la resistenza di ciascun pannello murario; l’attivazione di meccanismi di secondo modo è, quindi, associata alla risposta globale della struttura, riconducibile alla risposta dei due elementi strutturali fondamentali, pareti e solai, che lo compongono e alla loro mutua interazione (comportamento scatolare).

Ma il comportamento della muratura dipende da diversi fattori, che sono influenzati dalle caratteristiche della costruzione: la datazione della struttura, la normativa tecnica delle costruzioni vigente all’epoca della costruzione e lo stato di

46 conservazione dell’aggregato risultano particolarmente rilevanti e la loro conoscenza importante per poter più accuratamente valutare la vulnerabilità del complesso strutturale. In particolare, la conoscenza dell’epoca di costruzione della struttura, la disponibilità di elaborati grafici originali e la conoscenza della normativa vigente all’epoca permettono di valutare se la struttura sia stata progettata per far fronte alle azioni orizzontali (in particolare all’azione sismica) oppure no, come è possibile rilevare per la maggior parte del costruito storico. Le costruzioni storiche in aggregato, caratterizzanti i centri storici italiani, sono state generalmente progettate e realizzate seguendo le regole della statica, con pannelli murari in pietra squadrata a blocchi, e solai progettati per sostenere esclusivamente i carichi verticali, senza adeguata rigidezza nel piano, a causa della mancanza di solette in cemento armato che possano fornire la necessaria stabilità e il collegamento scatolare con gli elementi verticali per distribuire le azioni orizzontali dagli elementi orizzontali a quelli verticali, i quali in questo modo risultano suscettibili di ribaltamento fuori dal piano.

Inoltre, la mancanza di ammorsamenti tra pannelli murari ortogonali, così come la presenza di collegamenti di scarsa efficacia tra gli elementi orizzontali e verticali, fanno venire meno il comportamento scatolare e possono causare, in caso di evento sismico, ribaltamento semplice o composto dei singoli pannelli murari, ribaltamento dei cantonali, flessione verticale e orizzontale10.

Viceversa, in una struttura in cui i pannelli murari, così come i solai, siano sufficientemente rigidi nel loro piano e i collegamenti siano adeguatamente efficaci, sia tra pannelli murari ortogonali, sia tra elementi orizzontali e verticali, il comportamento risulta effettivamente scatolare e tutti gli elementi piani verticali contribuiscono a far fronte all’azione sismica.

In questo modo, le strutture in muratura aventi le suddette caratteristiche, offrono la resistenza nel piano dei pannelli murari di cui sono composte e ciascun pannello incassa una quota dell’azione orizzontale proporzionale alla propria rigidezza. I princìpi esposti fin qui valgono in generale per gli edifici esistenti in muratura e sono finalizzati a fornire un quadro generale sul funzionamento di tali strutture in muratura nell’occorrenza di un evento sismico.

47 In generale, la risposta sismica dell’aggregato può risultare più complessa rispetto a quanto visto per gli edifici esistenti in muratura nel caso più generico, poiché i parametri in gioco nel caso di un aggregato sono maggiori e diverse modalità di danno possono concorrere a definire uno scenario di danno complessivo.

Come già accennato, gli edifici in aggregato sono, nella maggior parte dei casi, il risultato di un complesso processo di trasformazione storica urbana avvenuta nel tempo e pertanto sono intrinsecamente caratterizzati da una larga varietà strutturale, oltreché dalla possibilità che le singole unità strutturali siano scarsamente o per nulla collegate tra loro. La presenza di carenze nel sistema di collegamenti e dei vincoli, di solai deformabili, di discontinuità nel sistema resistente e di condizioni di degrado e dissesto anche legate agli effetti di un sisma subito, è tale da rendere in molti casi poco realistica l’analisi della risposta d’insieme dell’intera costruzione, la quale può invece risultare molto sensibile all’attivazione di meccanismi di primo modo. Questa situazione è particolarmente realistica per le porzioni di aggregato di estremità e d’angolo. Infatti, mentre in molti casi, per ciò che concerne le zone interne della struttura, più contenute nei confronti di azioni fuori piano, sia possibile ipotizzare una risposta sismica caratterizzata dall’attivazione di meccanismi di secondo modo, per le pareti esterne e per le porzioni geometricamente eccentriche come quelle in angolo, la probabilità dell’attivazione di meccanismi di primo modo è particolarmente elevata.

In molti casi infatti, in relazione alle caratteristiche costruttive ed alle soluzioni tecnologiche adottate, gli elementi costituenti il sistema strutturale risultano mal collegati tra di loro, dunque in presenza di azioni ortogonali al piano, le zone più esterne dell’aggregato strutturale risentono maggiormente di tali carenze, manifestando collassi localizzati.

D’altro canto, la previsione e la valutazione dei meccanismi locali per unità strutturali che si trovano all’interno di un aggregato possono essere strettamente correlate ai vincoli (e alla loro efficacia) che sussistono tra le varie componenti delle unità strutturali stesse, al fine di poter individuare i meccanismi che realmente potrebbero essere innescati: la valutazione del grado di efficacia degli ammorsamenti può essere effettuata mediante indagini in situ, praticando stonacature e saggi in corrispondenza dei collegamenti tra murature di diverse unità strutturali.

48 Inoltre, oltre alla usuale individuazione dei pannelli murari che possono essere soggetti a meccanismi locali, nel caso degli aggregati bisogna approfonditamente studiare fessure e lesioni esistenti, dovute ad eventi sismici passati.

È opportuno poter studiare tutti i meccanismi e le risposte strutturali che si sono attivate, a partire dal rilievo del danno e dal conseguente studio, in modo tale che dall’osservazione del quadro fessurativo sia possibile individuare, tra tutti i possibili meccanismi, quelli potenzialmente attivabili a seguito di un evento sismico. In definitiva, il raffronto tra caratteristiche strutturali d’assieme, quadro fessurativo ed eventuali vincoli di rinforzo, porta all’individuazione qualitativa quanto più univoca di un meccanismo tra i vari ritenuti plausibili e rispettosi delle condizioni al contorno.

Come già indicato, a seguito di un’attenta analisi derivante da un accurato rilievo geometrico e costruttivo-strutturale, dall’osservazione delle fasi di accrescimento del complesso, dall’individuazione di discontinuità presenti nella compagine muraria e di un quadro di un eventuale danno subìto, è possibile riconoscere nella struttura muraria porzioni di dimensioni più o meno consistenti, i cosiddetti macroelementi, suscettibili di risposta differenziata e di collassi per perdita di equilibrio. Per la frequenza e la pericolosità di tali modalità di risposta al sisma, particolare attenzione deve essere rivolta alle condizioni che predispongono o indicano l’attivazione di meccanismi di collasso locali per azioni fuori del piano.