Connessioni tra pareti murarie e tra pareti e solai I carichi gravanti sui sola

L'indagine sulle relazioni tra i vari elementi strutturali può trovare preziose indicazioni dall'analisi dell'evoluzione costruttiva. Questa può essere condotta valutando i meccanismi di accrescimento della cellula e conoscendo la fattura delle connessioni tra gli elementi dell'edificio. In particolare, nei fabbricati in cui le cellule abitative si sono succedute nel tempo, è possibile determinare zone di giunzione nella muratura a minor resistenza in cui, in assenza di validi elementi di ammorsamento (morse, ovvero pietre sporgenti dal bordo terminale del muro per accogliere la muratura successiva), l'unica coesione deriva dalla malta, la cui qualità è oltremodo incerta, inaffidabile e variabile nel tempo.

Quindi, per suddividere correttamente i muri perimetrali in macroelementi e definire lo schema del cinematismo atteso, è necessario considerare, oltre ai suggerimenti forniti dalla geometria pura e semplice della struttura, la tipologia dei collegamenti. In conclusione, le connessioni tra muri ortogonali, portano alla scelta di un cinematismo piuttosto che un altro, nel senso che in base alla minore o maggiore qualità delle giunzioni, si potrà avere o meno l'asportazione di cunei di cantonali dai muri disposti ortogonalmente rispetto a quelli ribaltanti, e nel caso in cui si verifichi l'asportazione, tali cunei potranno avere un'ampiezza variabile a seconda della qualità dei muri di controvento e della presenza o meno di aperture su di essa.

A seconda del grado di ammorsamento tra muri ortogonali si possono riconoscere, relativamente ad una parete monolitica indiziata di ribaltamento. È logico che le situazioni rappresentate in figura sono situazioni limite, solo schematicamente ipotizzabili, e nella realtà si verificheranno, presumibilmente, situazioni intermedie che non sono prevedibili a priori.

Figura 23 Meccanismi di ribaltamento di una parete non ammorsata

Figura 24 Meccanismi di ribaltamento di una parete ammorsata

Negli edifici in muratura di vecchia costruzione tutti gli orizzontamenti e le coperture sono costituiti da travi portanti di legno, sulle quali sono poi disposte le orditure secondarie. Le travi di legno trovano i loro appoggi in appositi vani dei muri perimetrali. La manualistica premoderna, e più in generale la regola dell'arte, suggerisce di curare il dettaglio delle connessioni tra travi principali e murature. In particolare, si raccomanda di disporre uno spessore di tavola (il dormiente) per avere la regolarità del piano d'appoggio delle teste delle travi, che altrimenti scaricherebbero il loro peso su una porzione ridotta di muratura.

Quando la struttura è soggetta all'azione sismica, il comportamento di questi solai, qualunque sia la loro tipologia, è analogo e viene perciò modellato allo stesso modo: si tratta cioè di elementi che non posseggono la rigidezza necessaria per coinvolgere quella dei pannelli murari sotto sisma e, quindi, l'approccio più corretto è quello di assegnare loro la sola funzione di trasferire l'aliquota di carico di pertinenza di ogni pannello, secondo la suddivisione delle superficie totale in pianta in aree di influenza.

Il vincolo prodotto dal solaio in legno nei confronti dell'azione sismica è di tipo monolatero. La parete è efficacemente impedita negli eventuali spostamenti verso l'interno, ma solo in parte contenuta nello spostamento verso l'esterno. Infatti, il peso scaricato dalla trave può suscitare, in occasione di tendenza al moto, una forza d'attrito che si oppone allo sfilamento. Naturalmente tale azione è aleatoria e di difficile quantificazione e si sceglie, pertanto, a vantaggio di sicurezza, di trascurarla completamente.

Il solaio ligneo, elemento costruttivo tipico nell'edilizia storica, in presenza di sisma, comporta l'applicazione di azioni orizzontali sulla sommità dei muri portanti: le travi, sfilandosi dalla parete sopravvento, tendono a staccarsene, scaricando l'intera azione sismica sulla sommità della parete sottovento. L'unico fattore che interviene a contrastare l'innesco del cinematismo di ribaltamento (da considerare come fattore stabilizzante), deriva dalla rotazione della parete stessa, che tende a spostare il peso delle travi sul paramento interno del muro, comportando implicazioni negative sullo stato tensionale nella muratura. L'eccentricità che si viene a creare, rafforza il momento resistente, ma purtroppo l'effetto viene meno al progredire del cinematismo e, superato un certo limite, tende a favorirlo. Inoltre, l'azione stabilizzante si sviluppa a scapito di un sensibile incremento della sollecitazione di taglio lungo il piano medio della parete.

Figura 25 Sfilamento delle travi del tetto con effetto di spinta sulla parete (Giuffrè, 1993)

In assenza di efficaci collegamenti tra le orditure lignee e le pareti murarie, il meccanismo di danno è alquanto probabile e, ad esso corrisponde, generalmente, un modesto valore del moltiplicatore di collasso. In questo caso, essendo insufficiente l'ancoraggio dei solai, la resistenza della parete è legata essenzialmente alla snellezza: tanto più la parete è snella, quanto più sarà probabile il suo ribaltamento; essa oppone ben poca resistenza al meccanismo e può essere spinta oltre la configurazione limite di equilibrio anche da azioni relativamente modeste. A vantaggio di sicurezza si considera completamente assente l'azione di parziale presidio esercitata dall'attrito presente al contatto tra le travi lignee del solaio e del tetto e la muratura portante.

In presenza diancoraggidelle travi si ha una significativa riduzione del rischio di ribaltamento. Anche fissando la sola trave centrale, si possono impedire movimenti relativi tra le pareti portanti, scongiurando il pericolo di sfilamento dagli appoggi. Se invece le travi del solaio, come accade nelle aree sismiche, sono munite di staffa metallica in grado di ancorarle alla muratura per mezzo del bolzone, allora sono in grado di esercitare un efficace contenimento della parete sia verso l'interno sia verso l'esterno; in altre parole, tale sistema costituisce un vincolo bilatero nei confronti delle azioni orizzontali.

Figura 26 Esempio di collasso di primo modo per una parete non vincolata al solaio (Giuffrè, 1993)

Figura 27 Esempio di collasso di primo modo per una parete collegata con catena al muro parallelo (Giuffrè, 1993)

Occorre rilevare che il comportamento effettivo dei solai sotto sisma può essere molto diverso da quello descritto precedentemente. Infatti, in alcuni casi, gli edifici in muratura presentano solai moderni in cemento armato o metallici, in quanto sono stati oggetto di opere di consolidamento in anni recenti. Ovviamente, in tali situazioni, i solai contribuiscono in modo effettivo ed efficace alla ripartizione dei carichi orizzontali tra le pareti dell'edificio. Appare evidente che la sicurezza di una parete così sollecitata dipende, oltre che dalla sua geometria, dalla mancanza di efficace ammorsamento con i muri di controvento e di vincolo con gli orizzontamenti. La ripartizione dei carichi trasmessi dal solaio è di fondamentale importanza per la valutazione dei moltiplicatori di collasso delle pareti portanti. I due tipi di orditura, ortogonale alla facciata e con le travi principali disposte parallelamente al muro esposto al ribaltamento. Nel primo caso, l'accelerazione sismica sposta l'azione orizzontale sulla parete sottovento: il cinematismo può evolvere fino a sfilare le travi dagli appoggi sulla parete sopravvento. Dato che tale schema è comunque riferibile ad una situazione di collasso già attivo e, dal momento che qui si vogliono individuare le condizioni di innesco, appare appropriato valutare il carico trasmesso dal solaio considerando come area di influenza della parete soltanto metà area del solaio. Nel secondo caso, sulla parete esposta al ribaltamento, insistono solo i travetti dell'orditura secondaria. Risulta pertanto corretto valutare il suddetto carico considerando una lunghezza pari alla lunghezza dei travetti (al limite anche metà lunghezza).

Figura 29 Casi di ripartizione dei carichi dei solai sulle murature (Giuffrè, 1993)