3.5.1 Letteratura tecnica
La resistenza a trazione parallela ai giunti di malta è fondamentale per capire e giustificare il diverso comportamento meccanico esibito dagli elementi fascia rispetto i maschi murari. Il criterio di rottura proposto tiene conto del fenomeno di ammorsamento alle estremità dei pannelli attraverso la definizione di una resistenza a trazione equivalente. Le ipotesi base sono le seguenti: distribuzione uniforme delle tensioni di compressione e di taglio, criterio di rottura dei giunti di malta alla Mohr- Coulomb.
Si ipotizzano due possibili modalità di rottura della muratura (Fig. 3.8): • Rottura per trazione nei blocchi,
• Rottura a taglio nei giunti di malta.
Per semplificare la trattazione è possibile trascurare il contributo della coesione nella malta, ottenendo le resistenze associate ai due tipi possibili di rottura:
L’attuale quadro normativo e la verifica strutturale delle costruzioni esistenti
in muratura. Un caso studio: le Scuole Benci di Livorno Capitolo 3
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Fig. 3.8: Tipi di collasso in un elemento fascia
Il valore da prendere in considerazione è chiaramente il minore fra i due. È interessante notare che le NTC’08 non prendono in considerazione questo tipo di resistenza indiretta a trazione nelle relative verifiche di sicurezza.
3.5.2 La normativa Italiana
La verifica di travi di accoppiamento in muratura ordinaria, in presenza di azione assiale orizzontale nota, viene effettuata in analogia a quanto previsto per i pannelli murari.
Qualora l’azione assiale non sia nota dal modello di calcolo, ma siano presenti, in prossimità della trave in muratura, elementi orizzontali dotati di resistenza a trazione, i valori delle resistenze possono essere assunti non superiori ai valori di seguito riportati ed associati ai meccanismi di rottura per taglio o per pressoflessione.
La resistenza a taglio di travi in muratura ordinaria in presenza di un cordolo di piano o di un architrave resistente a flessione efficacemente ammorsato all’estremità, può essere calcolata in modo semplificato come:
Dove:
è l’altezza della sezione della trave;
è la resistenza a taglio di calcolo in assenza di compressione.
Il massimo momento resistente associato al meccanismo di presso flessione, sempre in presenza di elementi orizzontali resistenti a trazione in grado di equilibrare una compressione orizzontale nelle travi in muratura, può essere valutato come:
Dove:
è il minimo tra la resistenza a trazione dell’elemento teso disposto orizzontalmente ed il valore ;
è la resistenza a compressione orizzontale di calcolo.
La resistenza a taglio, associata a tale meccanismo, può essere calcolata come:
Il valore della resistenza a taglio per l’elemento trave in muratura ordinaria è assunto pari al minimo tra Vt e Vp.
3.5.3 Osservazioni sulla normativa attuale
L’attuale normativa non tiene in considerazione la presenza della sollecitazione di compressione che, seppur minima, contribuisce in maniera positiva alla resistenza della trave in muratura. Inoltre, nelle verifiche di sicurezza si fa riferimento a due tipi di resistenza, ovvero alla resistenza a trazione di eventuali cordoli armati o catene presenti nella fascia di piano ed alla resistenza a compressione della muratura. Questa verifica è necessariamente legata alla presenza di elementi resistenti a trazione, quindi sempre applicabile negli edifici di recente costruzione, mentre per le strutture storiche esistenti fornirebbe un valore nullo e irrealistico.
L’esperienza e l’osservazione degli edifici esistenti soggetti all’azione del sisma mostra invece come il meccanismo di collasso per flessione delle fasce sia preceduto dalla crisi per taglio. Questo significa che anche in assenza di cordoli armati o catene, la trave in muratura dispone di una non trascurabile resistenza a trazione. Tale resistenza a trazione indiretta è stata per prima teorizzata e studiata da parte di Giuffrè.
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Capitolo 4
EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA ORDINARIA
: CRITERI
GENERALI
E
TECNICHE
SPERIMENTALI
PER
LA
VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA STRUTTURALE
Sommario Nel presente capito sono trattati i principali aspetti normativi
che guidano il progettista nel percorso di conoscenza di un fabbricato, dalle indagini storiche fino alla caratterizzazione meccanica e geometrica della struttura. Vengono, infine, illustrate e descritte le principali tecniche ispettive disponibili per lo studio delle murature.
4.1 Introduzione
Il problema della sicurezza delle costruzioni esistenti è di fondamentale importanza in Italia, da un lato per l’elevata vulnerabilità, soprattutto rispetto alle azioni sismiche, dall’altro per il valore architettonico ed artistico di buona parte del patrimonio edilizio esistente. Infatti, è opportuno ricordare che la maggior parte delle costruzioni in muratura sono state progettate in assenza di una normativa antisismica e concetti come la zonizzazione sismica sono relativamente recenti, basti pensare che fino a pochi anni fa molti territori nazionali non erano considerati a rischio sismico. Nonostante questo, si nota che in certe zone l'abitudine al terremoto ha portato, fin da tempi anche remoti, all'adozione di tipologie costruttive efficaci dal punto di vista della sismoresistenza, mentre in altre regioni a bassa sismicità le costruzioni si sono mostrate altamente vulnerabili anche per terremoti di piccola intensità. D'altra parte è ormai verificato che terremoti anche di notevole intensità possono verificarsi in zone mai colpite in precedenza. Da qui la necessità di indirizzare gli studi da una parte alla individuazione delle zone "a rischio sismico", dall'altra alle strategie tese alla protezione delle persone e dei beni dalle conseguenze dei terremoti.
Nel corso di questi anni, grazie ai risultati delle ricerche, ma anche in seguito alle nuove esperienze maturate in occasione dei più recenti eventi sismici, molti concetti sono stati riconsiderati. La normativa riguardante le costruzioni in zona sismica in vigore fino al 2003 era decisamente arretrata rispetto al livello di conoscenza raggiunto in campo scientifico e rispetto alle altre normative, in particolare l'EC8, normativa europea. Infatti, in Italia l'emanazione di nuove norme, così come la classificazione sismica di territori precedentemente non classificati, è avvenuta sempre sulla scia di un evento sismico distruttivo, con l'ovvia conseguenza di essere poco meditate e spesso influenzate da fattori alquanto estranei all'argomento.
A partire dal 2008, con la pubblicazione delle attuali norme tecniche, l’intero territorio Italiano è considerato soggetto ad azioni sismiche e conseguentemente ogni costruzione di nuova progettazione deve rispettare i requisiti più stringenti dell’antisismica. In questa nuova concezione della distribuzione del rischio sismico nel Paese hanno contribuito in maniera decisiva i risultati di anni di ricerca statistica condotti dall’INGV grazie ai quali è stato possibile unire ai dati relativi al controllo dell'attività sismica su tutto il territorio nazionale, le intensità dei terremoti storici italiani reperiti nei principali cataloghi disponibili, in modo tale da rendere il campione statistico ancor più significativo.
Con la valutazione della sicurezza di una costruzione esistente si mettono in evidenza le possibili vulnerabilità rispetto ad un edificio correttamente progettato ed eseguito con l’attuale normativa tecnica NTC’08. I motivi che possono causare criticità ad un edificio esistente possono essere vari, però nella maggior parte dei casi riguardano almeno la resistenza all’azione sismica.