La prima fase della procedura per la valutazione della sicurezza degli edifici esistenti consiste in una serie di indagini, visive e sperimentali, il cui fine è fornire informazioni relative a tre aspetti essenziali della struttura: geometria; dettagli
costruttivi e materiale.
Attraverso la raccolta dei dati anamnestici e dei dati sperimentali è possibile ottenere la caratterizzazione meccanica della struttura e successivamente ottenere le necessarie informazioni utili per una corretta modellazione strutturale dell’edificio in muratura. È importante porre in evidenza l’aspetto fondamentale per l’analisi di una generica costruzione: non è possibile stabilire uno schema unico e generale valido per la modellazione di un qualsiasi fabbricato esistente, ovvero ogni modello strutturale è specifico e valido per una data costruzione. Invece, quello che deve essere unico per lo studio di un generico fabbricato esistente è il procedimento diagnostico, costituito da indagini ben definite nella normativa, grazie al quale è possibile ottenere una
previsione di funzionamento specifica e affidabile della costruzione esistente in esame.
Per una corretta modellazione di un edificio esistente in muratura è necessario eseguire i seguenti passaggi:
4.4.1 Analisi storico-critica
Ai fini di una corretta individuazione del sistema strutturale esistente e del suo stato di sollecitazione è importante ricostruire il processo di realizzazione e le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto, nonché gli eventi che lo hanno interessato. Può essere di aiuto una ricerca di archivio per ottenere i disegni progettuali passati e altra documentazione utile per la modellazione. La ricerca storica può essere cosi schematizzata:
INFORMAZIONI GENERALI Periodo di costruzione della struttura; tipologia architettonica originaria; caratteristiche della zona; modalità d’uso dell’opera nel tempo.
TECNICHE COSTRUTTIVE Provenienza dei materiali; modalità di preparazione
dei materiali; modalità di posa in opera; organizzazione della muratura e dei solai.
EVOLUZIONE DELL’ORGANISMO STRUTTURALE Modifiche; integrazioni;
demolizioni; sostituzioni.
SOLLECITAZIONI ECCEZIONALI Terremoti; inondazioni; bombardamenti; incendi; esplosioni.
Sulla base dei dati raccolti nella fase di ricerca storica, si possono trarre conclusioni di tipo operativo per la modellazione meccanica globale dell’edificio.
4.4.2 Rilievo
Un passo fondamentale nell’acquisizione dei dati necessari a mettere a punto un modello di calcolo accurato di un edificio esistente è costituito dalle operazioni di rilievo della geometria strutturale. Il rilievo si compone di un insieme di procedure relazionate e mirate alla conoscenza della geometria esterna delle strutture e dei dettagli costruttivi. È importante notare che per la geometria esterna si richiede che il rilievo sia compiuto in maniera quanto più completa e dettagliata possibile ai fini della definizione delle azioni prese in esame nell’analisi strutturale. Per quanto riguarda i dettagli costruttivi da esaminare, i più importanti sono:
• qualità del collegamento tra pareti verticali;
• qualità del collegamento fra orizzontamenti e pareti ed eventuale presenza di cordoli di piano;
• esistenza di architravi strutturalmente efficienti al di sopra delle aperture; • presenza di elementi strutturalmente efficienti atte ad eliminare le spinte
eventualmente presenti;
• presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità; • tipologia della muratura e sue caratteristiche meccaniche.
Le operazioni di rilievo possono essere effettuate in modo tale da conseguire: VERIFICHE IN SITU LIMITATE sono basate su rilievi di tipo visivo effettuati
ricorrendo, generalmente, a rimozione dell’intonaco e saggi nella muratura che consentano di esaminare le caratteristiche sia in superficie che nello spessore murario, e di ammorsamento tra muri e dei solai nelle pareti. VERIFICHE IN SITU ESTESE ED ESAUSTIVE sono basate su rilievi di tipo visivo,
effettuati ricorrendo, generalmente, a saggi nella muratura che consentano di esaminare le caratteristiche sia in superficie che nello spessore murario, e di ammorsamento. L’esame è opportuno sia esteso in modo sistematico all’intero edificio. Dovranno altresì essere rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, ponendo particolare attenzione all’individuazione dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno. Particolare importanza può avere anche la presenza di discontinuità all’interno della muratura e per questo sarà necessario accertare la presenza di: nicchie, canne fumarie e tamponature di vani.
4.4.3 Caratterizzazione meccanica dei materiali
Per conseguire un’adeguata conoscenza delle caratteristiche dei materiali e del loro degrado, ci si baserà su documentazione già disponibile, su verifiche visive in situ e su indagini sperimentali. Particolare attenzione è riservata alla valutazione della qualità muraria, con riferimento agli aspetti legati al rispetto o meno della regola dell’arte. Infatti, è importante la presenza o meno di elementi di collegamento trasversali, la forma, tipologia e dimensione degli elementi, la tessitura, l’orizzontalità delle giaciture, il regolare sfalsamento dei giunti, la qualità e consistenza della malta. I
L’attuale quadro normativo e la verifica strutturale delle costruzioni esistenti
in muratura. Un caso studio: le Scuole Benci di Livorno Capitolo 4
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valori delle resistenze meccaniche dei materiali vengono valutati sulla base delle prove effettuate sulla struttura. Si distinguono:
VERIFICHE IN SITU LIMITATE servono a completare le informazioni sulle
proprietà dei materiali ottenute dalla letteratura, o dalle regole in vigore all’epoca della costruzione e per individuare la tipologia della muratura. Sono basate su esami visivi della superficie muraria. È da valutare anche in maniera approssimata la compattezza della malta. Tali esami sono condotti dopo la rimozione di una zona di intonaco di almeno 1m x 1m eseguita in corrispondenza degli angoli, al fine di verificare il grado di ammorsamento fra pareti.
VERIFICHE IN SITU ESTESE le indagini al punto precedente sono effettuate in maniera estesa e sistematica con saggi superficiali ed interni per ogni tipo di muratura presente. Prove con martinetto piatto doppio e prove di caratterizzazione della malta consentono di individuare la tipologia della muratura. È opportuna una prova per ogni tipo di muratura presente. Metodi di prova non distruttivi possono essere impiegati a completamento delle prove richieste.
VERIFICHE IN SITU ESAUSTIVE In aggiunta alle verifiche visive, ai saggi interni
ed alle prove di cui ai punti precedenti, si effettua una ulteriore serie di prove sperimentali che, per numero e qualità, siano tali da consentire di valutare le caratteristiche meccaniche della muratura. Le prove da effettuare sono di tipo distruttivo ed eventualmente possono essere impiegati anche metodi non distruttivi per completare tali indagini senza però sostituire completamente le prime.
Una volta completata la fase diagnostica della costruzione in muratura è possibile stabilire il livello di conoscenza LC raggiunto con la precedente indagine e conseguentemente ottenere il corrispondente valore del fattore di confidenza FC da utilizzare nell’analisi strutturale come ulteriore coefficiente parziale di sicurezza. La normativa NTC‘08 stabilisce la completa procedura per ottenere quanto sopra detto.
Con il riferimento al livello di conoscenza acquisito, si possono definire i valori medi dei parametri meccanici ed i fattori di confidenza secondo quanto segue:
LIVELLO DI CONOSCENZA LC3 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese e esaustive sui dettagli costruttivi, indagini in situ esaustive sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC=1
LIVELLO DI CONOSCENZA LC2 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese e esaustive sui dettagli costruttivi, indagini in situ estese sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC = 1.2
LIVELLO DI CONOSCENZA LC1 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi,
indagini in situ limitate sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC = 1.35
Alla fine di questa fase è possibile conoscere la tipologia della muratura utilizzata nella costruzione in esame, il livello di conoscenza raggiunto e il relativo fattore di confidenza.
Tab. 4.1: caratteristiche medie delle murature esistenti secondo le NTC’08
Adesso è necessario stabilire quali valori medi dei parametri meccanici della muratura prendere in esame per lo svolgimento dell’analisi strutturale. La normativa attuale Italiana individua la procedura da seguire e semplifica le operazioni del progettista. Infatti, nella stessa norma NTC’08 è riportata la Tab. 4.1, suddivisa in base alle più frequenti tipologie murarie italiane, nella quale sono presenti gli intervalli di valori che possono assumere i vari parametri meccanici per una muratura in esame.
Nel caso di murature storiche è utile specificare che i valori di riferimento dei parametri meccanici (massimo e minimo) e peso specifico medio sono da riferirsi a condizioni della muratura con malta di scadenti caratteristiche, giunti non particolarmente sottili ed assenza di ricorsi o listature. Inoltre si assume che siano a paramenti scollegati, ovvero manchino sistematici elementi di connessione trasversale, e che la tessitura sia a regola d’arte. Nei casi invece di muratura a tessitura scorretta, i
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E e tangenziale G sono da considerarsi relativi a condizioni non fessurate, per cui le rigidezze dovranno essere opportunamente ridotte.