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CAPITOLO 2 Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

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Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

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CAPITOLO 2

Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

Per vulnerabilità sismica di una struttura si intende la predisposizione della struttura stessa a subire danni più o meno elevati a seguito di un evento sismico di una certa entità.

La conoscenza dello stato di fatto dell’edificio assume fondamentale, necessaria ed insostituibile importanza nella valutazione delle verifiche di sicurezza dell’edificio e nella progettazione degli interventi di adeguamento e miglioramento antisismico (stato di progetto).

Si trova riscontro dell’importanza della conoscenza dell’edificio anche nella normativa nazionale che attribuisce un grado di severità delle verifiche decrescente con un crescente livello di conoscenza della costruzione.

Un livello di conoscenza adeguato dell’edificio può essere raggiunto soltanto attraverso l’esecuzione di rilievi, saggi ed indagini estesi a campione sull’intero edificio e mirati a quegli elementi strutturali critici che caratterizzano il comportamento scatolare d’insieme dell’edificio al fine di evidenziare le carenze rispetto ad un comportamento globale ed efficace.

La vulnerabilità di un edificio con struttura portante in muratura tende a valutare la sua propensione a subire danni sotto azione sismica di riferimento. Tale indicatore esprime il comportamento sismico della muratura, determinato dai seguenti fattori:4

a) l’importanza dei collegamenti tra pareti verticali

b) l’importanza dei collegamenti tra pareti ed orizzontamenti; c) il ruolo della resistenza meccanica delle pareti murarie.

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Programma VSM: Manuale per la compilazione della Scheda GNDT/CNR di II livello Versione modificata dalla Regione Toscana.

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Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

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2.1. Comportamento scatolare

Il buon comportamento di una costruzione in muratura sotto sisma si esplica attraverso il raggiungimento di un funzionamento scatolare: la capacità di resistere alle azioni orizzontali deve essere affidata ad un sistema di pareti verticali (di taglio) disposte nelle due direzioni principali della pianta dell’edificio.

I punti principali che influenzano il comportamento scatolare di un edificio in muratura sono:

• l'efficacia dei collegamenti tra pareti verticali e la distanza massima tra pareti di controvento;

• l'efficacia dei collegamenti tra pareti verticali e orizzontamenti; • il comportamento a diaframma dei solai;

• la natura spingente o meno delle coperture;

• il sistema costruttivo delle murature e la resistenza meccanica dei materiali; • la regolarità in pianta e in elevazione dell'edificio;

• la presenza di eventuali interventi “recenti” che modificano la rigidezza delle strutture e soprattutto aumentano i carichi permanenti.

La muratura, possedendo una ridotta o nulla resistenza a trazione, denota una scarsa resistenza alle azioni perpendicolari al suo piano, quando la parete è isolata; è necessario quindi collegarla efficacemente alle pareti ortogonali in modo da trasferire ad esse le azioni indotte dal sisma garantendo in questo modo un comportamento globale (o scatolare appunto). Per un corretto funzionamento scatolare il problema della resistenza della singola parete ad azioni fuori del proprio piano deve “spostarsi” sul problema della resistenza alle azioni agenti nel piano della parete, una volta preclusi i ribaltamenti, secondo un ben preciso ordine gerarchico. In questo caso i contributi resistenti sono di tipo flessionale e tagliante: il loro reciproco contributo dipende principalmente dalla snellezza dei maschi murari.

Il meccanismo di ribaltamento della parete viene attivato con azioni sismiche di modesta entità; la rottura nel piano invece è mobilitata per azioni di entità maggiore.

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Analisi della vulnerabilità sismica

Figura 2.1: influenza del grado di vincolo tra gli elementi sulla risposta sismica: pareti non vincolate o ammorsate (a), pareti ammorsate con orizzontame

(fonte: VSM Regione Toscana).

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

nfluenza del grado di vincolo tra gli elementi sulla risposta sismica: pareti non vincolate o ammorsate (a), pareti ammorsate con orizzontamento flessibile (b) e rigido (c),

VSM Regione Toscana).

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

17 nfluenza del grado di vincolo tra gli elementi sulla risposta sismica: pareti non nto flessibile (b) e rigido (c),

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Analisi della vulnerabilità sismica

2.1.1. Collegamenti tra strutture verticali

A garanzia di un corretto funzionamento scatolare, devono essere valutate, per gli edifici esistenti, la presenza e l’efficacia dei collegamenti tra parete e parete pareti ed orizzontamenti.

Il collegamento tra le strutture verticali si realizza tramite la presenza di ammorsamenti tra pareti ortogonali, o grazie all'inserimento di catene metalliche. Nel primo caso i cantonali dell'edificio devono essere realizzati con elementi

artificiali in laterizio o in pietra squadrata disposti in senso alternato, lungo tutto lo sviluppo verticale della parete e tali da interessare l

2.2).

(a)

Figura 2.2: assenza di cantonale (a); cantonale ineffic VSM Regione Toscana).

Si rendono dunque necessari opportuni saggi conoscitivi al fine di valutare la tecnica costruttiva delle angolate dell’edificio. Devono

del cantonale sia quella corrispondente interna al fine di individuare la possibile presenza di muratura costituita da due paramenti verticali affiancati. Non può ritenersi efficace un cantonale che presenta soltanto su

(come accade in molte occasioni) disposti in senso alternato lungo lo sviluppo verticale dell’angolata, se dalla parte interna è presente un tipo di muratura che per dimensioni e disposizione degli elementi costituenti non

ingranamento tra gli elementi stessi ed un sufficiente grado di ammorsamento tra le pareti ortogonali.

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

Collegamenti tra strutture verticali

A garanzia di un corretto funzionamento scatolare, devono essere valutate, per gli edifici esistenti, la presenza e l’efficacia dei collegamenti tra parete e parete

tamenti.

Il collegamento tra le strutture verticali si realizza tramite la presenza di ammorsamenti tra pareti ortogonali, o grazie all'inserimento di catene metalliche. Nel primo caso i cantonali dell'edificio devono essere realizzati con elementi

iali in laterizio o in pietra squadrata disposti in senso alternato, lungo tutto lo sviluppo verticale della parete e tali da interessare l'intero spessore murario (Fig.

(b) (c

ssenza di cantonale (a); cantonale inefficace (b); cantonale efficace (c),

Si rendono dunque necessari opportuni saggi conoscitivi al fine di valutare la tecnica costruttiva delle angolate dell’edificio. Devono essere indagate sia la parte esterna del cantonale sia quella corrispondente interna al fine di individuare la possibile presenza di muratura costituita da due paramenti verticali affiancati. Non può ritenersi efficace un cantonale che presenta soltanto sul lato esterno elementi verticali (come accade in molte occasioni) disposti in senso alternato lungo lo sviluppo verticale dell’angolata, se dalla parte interna è presente un tipo di muratura che per dimensioni e disposizione degli elementi costituenti non può assicurare un buon ingranamento tra gli elementi stessi ed un sufficiente grado di ammorsamento tra le

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

18 A garanzia di un corretto funzionamento scatolare, devono essere valutate, per gli edifici esistenti, la presenza e l’efficacia dei collegamenti tra parete e parete e tra

Il collegamento tra le strutture verticali si realizza tramite la presenza di ammorsamenti tra pareti ortogonali, o grazie all'inserimento di catene metalliche. Nel primo caso i cantonali dell'edificio devono essere realizzati con elementi

iali in laterizio o in pietra squadrata disposti in senso alternato, lungo tutto lo 'intero spessore murario (Fig.

c)

ace (b); cantonale efficace (c), (fonte:

Si rendono dunque necessari opportuni saggi conoscitivi al fine di valutare la tecnica essere indagate sia la parte esterna del cantonale sia quella corrispondente interna al fine di individuare la possibile presenza di muratura costituita da due paramenti verticali affiancati. Non può l lato esterno elementi verticali (come accade in molte occasioni) disposti in senso alternato lungo lo sviluppo verticale dell’angolata, se dalla parte interna è presente un tipo di muratura che per può assicurare un buon ingranamento tra gli elementi stessi ed un sufficiente grado di ammorsamento tra le

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Analisi della vulnerabilità sismica

È possibile notare il diverso comportamento di una facciata nel caso in cui l’ammorsamento tra pareti ortogo

Figura 2.3: meccanismi di ribaltamento della facciata: senza ammorsamento (1), con ammorsamento (2) e con l’inse

Qualora l’efficacia del collegamento tra pareti ortogonali

presenza di catene metalliche adeguatamente disposte e dimensionate è di fondamentale importanza che la catena sia per quanto possibile disposta binata, parallelamente ad una parete che funziona da elemento di contrasto, al fine di evitar fenomeni di inflessione nella parete ortogonale, in relazione anche alle luci in gioco. Nella inclinazione dei paletti capochiave occorre prestare attenzione al fatto che questi siano rivolti in modo che sia il solaio che la parete verticale funzionino elementi di contrasto (Fig.

Figura 2.4: disposizione errata (a) e corretta (b) dei paletti capochiave della catena Regione Toscana).

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È possibile notare il diverso comportamento di una facciata nel caso in cui l’ammorsamento tra pareti ortogonali sia presente o meno (Fig. 2.3).

eccanismi di ribaltamento della facciata: senza ammorsamento (1), con ammorsamento (2) e con l’inserimento di una catena (3), (fonte: VSM Regione Toscana).

Qualora l’efficacia del collegamento tra pareti ortogonali sia esplic

presenza di catene metalliche adeguatamente disposte e dimensionate è di fondamentale importanza che la catena sia per quanto possibile disposta binata, parallelamente ad una parete che funziona da elemento di contrasto, al fine di evitar fenomeni di inflessione nella parete ortogonale, in relazione anche alle luci in gioco. Nella inclinazione dei paletti capochiave occorre prestare attenzione al fatto che questi siano rivolti in modo che sia il solaio che la parete verticale funzionino elementi di contrasto (Fig. 2.4).

isposizione errata (a) e corretta (b) dei paletti capochiave della catena

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

19 È possibile notare il diverso comportamento di una facciata nel caso in cui

eccanismi di ribaltamento della facciata: senza ammorsamento (1), con (fonte: VSM Regione Toscana).

esplicata attraverso la presenza di catene metalliche adeguatamente disposte e dimensionate è di fondamentale importanza che la catena sia per quanto possibile disposta binata, parallelamente ad una parete che funziona da elemento di contrasto, al fine di evitare fenomeni di inflessione nella parete ortogonale, in relazione anche alle luci in gioco. Nella inclinazione dei paletti capochiave occorre prestare attenzione al fatto che questi siano rivolti in modo che sia il solaio che la parete verticale funzionino da

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

20 Le piastre o i paletti capochiave devono essere dimensionate in relazione alla tipologia e alle caratteristiche meccaniche della muratura. I paletti sono da preferirsi alle piastre perché permettono di diffondere il tiro nelle catene a zone più ampie di muratura e perché, come già detto, possono essere rivolti in modo da far contrasto su parete e solaio allo stesso tempo. Le catene non devono presentare frecce di inflessione che denotino un’assenza di tiro.

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21 2.1.2. Collegamenti tra strutture verticali e orizzontamenti

Sempre al fine di garantire il comportamento globale dell’edificio in muratura è necessaria la presenza di un collegamento efficace tra pareti ed orizzontamenti, in grado anche di produrre un’azione di “cerchiatura” dei vari setti murari collegati. Ciò può essere realizzato tramite elementi continui di collegamento sviluppati lungo tutto il perimetro del solaio quali cordoli in c.a., profilati d'acciaio, reti risvoltate sulle pareti verticali e opportunamente ammorsate, ecc.

Tale collegamento è indispensabile per trasferire l’azione orizzontale di piano ai singoli setti resistenti e deve interessare anche i lati paralleli all’orditura del solaio e non solo i lati dove appoggiano direttamente le travi.

E’ necessario quindi, per strutture esistenti, effettuare saggi conoscitivi sulla tipologia del collegamento al fine di stabilirne l’efficacia.

Nel caso di presenza di cordoli in c.a. occorre indagare con saggi la presenza di armatura longitudinale e trasversale sia lungo i lati su cui poggiano i travetti del solaio che sui lati ad essi ortogonali, in modo da ottenere un elemento continuo armato lungo tutto il perimetro e sui muri interni di spina.

In molti casi, negli edifici esistenti, i cordoli risultano debolmente armati o privi di staffe; inoltre la qualità del calcestruzzo impiegato risulta scadente.

Negli edifici esistenti capita spesso che il collegamento degli orizzontamenti alle strutture verticali sia assente, in quanto la trave in legno, i travetti in c.a. o c.a.p. o le longarine metalliche sono appoggiate direttamente in scassi prodotti nelle murature. La lunghezza d’appoggio dei travetti sulle murature risulta spesso insufficiente tenuto conto anche dello stato di conservazione, spesso fatiscente, delle travi in legno dei solai esistenti. In questi casi possono rilevarsi dannosi gli effetti di martellamento e sfilamento di questi elementi sotto sisma, specialmente ai piani elevati dell’edificio, laddove l’effetto d’attrito sulla muratura dovuto ai carichi verticali superiori risulta inevitabilmente minore.

Il problema del collegamento orizzontamento-parete riguarda anche taluni interventi di sostituzione dei solai su edifici esistenti con nuovi solai (ad esempio in latero-cemento) nei quali il collegamento con le strutture verticali è realizzato con cordoli in breccia alle murature (Fig. 2.5).

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Analisi della vulnerabilità sismica

Figura 2.5: cordolo in breccia: f

esterno (a); martellamento del solaio rigido e pesante e crollo del paramento est l’azione sismica (b), (fonte: VSM Regione Toscana).

Questo, se rapportato alla tipologia delle

paramento senza elementi trasversali di collegamento, crea un duplice effetto negativo: da una parte determina uno scarico del nuovo solaio pesante solo sul paramento interno che quindi resiste con una sezione minore d

parete; dall’altra i carichi verticali provenienti dai piani superiori confluiscono sul paramento esterno che può entrare in crisi per problemi di instabilità per carico di punta. Inoltre nel momento in cui l’azione sismica investe l’o

presenza di un cordolo rigido in c.a. può creare effetti di martellamento sulla parete esterna con espulsione fuori del piano della muratura (Fig 5.2).

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ordolo in breccia: flusso dei carichi provenienti dai piani superiori sul paramento esterno (a); martellamento del solaio rigido e pesante e crollo del paramento est

l’azione sismica (b), (fonte: VSM Regione Toscana).

Questo, se rapportato alla tipologia delle murature in pietrame, spesso a doppio paramento senza elementi trasversali di collegamento, crea un duplice effetto negativo: da una parte determina uno scarico del nuovo solaio pesante solo sul paramento interno che quindi resiste con una sezione minore di quella dell’intera parete; dall’altra i carichi verticali provenienti dai piani superiori confluiscono sul paramento esterno che può entrare in crisi per problemi di instabilità per carico di punta. Inoltre nel momento in cui l’azione sismica investe l’orizzontamento, la presenza di un cordolo rigido in c.a. può creare effetti di martellamento sulla parete

fuori del piano della muratura (Fig 5.2).

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

22 lusso dei carichi provenienti dai piani superiori sul paramento esterno (a); martellamento del solaio rigido e pesante e crollo del paramento esterno sotto

murature in pietrame, spesso a doppio paramento senza elementi trasversali di collegamento, crea un duplice effetto negativo: da una parte determina uno scarico del nuovo solaio pesante solo sul i quella dell’intera parete; dall’altra i carichi verticali provenienti dai piani superiori confluiscono sul paramento esterno che può entrare in crisi per problemi di instabilità per carico di rizzontamento, la presenza di un cordolo rigido in c.a. può creare effetti di martellamento sulla parete

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23 2.1.3. Comportamento diaframmatico dei solai

Un altro requisito importante al fine di garantire un comportamento scatolare all'edificio è la rigidezza dei solai nel proprio piano: in tal modo questi garantiscono un'adeguata ripartizione delle azioni sismiche sulle strutture verticali. Affinché ciò si verifichi, è opportuna la presenza di una soletta in calcestruzzo armato, di travetti orditi nei due sensi resistenti sia a trazione che a compressione, oppure di un sistema controventato nel caso di elementi resistenti alla sola trazione.

Nel caso in cui il solaio sia realizzato in latero-cemento, al fine di poter considerare il solaio come un diaframma rigido, la norma prescrive la presenza di una soletta in c.a. di almeno 40 mm di spessore armata nei due sensi.

Nel caso di interventi su edifici esistenti in muratura, l'esigenza di fornire un'adeguata rigidezza agli orizzontamenti (che può essere raggiunta con la sostituzione completa dei solai esistenti o nell'inserimento di cordoli, ecc) deve essere adeguatamente bilanciata con la necessità di non causare un eccessivo sovraccarico sulle murature dimensionate per carichi inferiori.

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Analisi della vulnerabilità sismica

2.1.4. Strutture di copertura

Così come i solai, anche le coperture devono essere efficacemente collegate alle pareti perimetrali attraverso un cordolo in ceme

azioni orizzontali del sisma alle strutture verticali portanti; tale vincolo costituisce una sorta di “cerchiatura” in testa dell'intera struttura che favorisce un comportamento globale dell'edificio.

È importante valutare la natura spingente della copertura, infatti la presenza di orizzontali supplementari sulle murature perimetrali dovute al sisma,

componente orizzontale del peso della copertura stessa,

ribaltamento dei setti murari. Nelle coperture a padiglione la presenza dei puntoni può creare crolli localizzati della mura

Figura 2.6: dissesti per spinte locali rottura e possibile espulsione

Coperture ad una sola falda risultano poco spingenti; nel caso di tetto a due falde invece, per limitare l'azione spingente della copertura, è necessaria la presenza di tramezzi intermedi, oppure di travi di colmo di opportuna altezza; le spinte della copertura possono essere annullate grazie all'inserimento di tiranti metallici (catene) opportunamente disposti oppure di capriate.

Ovviamente, minore è l'inclinazione della falda, minore è la sp murature (Fig. 2.7).

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Strutture di copertura

i solai, anche le coperture devono essere efficacemente collegate alle pareti perimetrali attraverso un cordolo in cemento armato, in grado di trasferire le azioni orizzontali del sisma alle strutture verticali portanti; tale vincolo costituisce una sorta di “cerchiatura” in testa dell'intera struttura che favorisce un comportamento globale dell'edificio.

tare la natura spingente della copertura, infatti la presenza di supplementari sulle murature perimetrali dovute al sisma,

componente orizzontale del peso della copertura stessa, può favorire il collasso per dei setti murari. Nelle coperture a padiglione la presenza dei puntoni può creare crolli localizzati della muratura nelle zone d'angolo (Fig. 2.

dissesti per spinte locali provocate dalla natura spingente della copertura possibile espulsione dell’angolata (fonte: VSM Regione Toscana).

Coperture ad una sola falda risultano poco spingenti; nel caso di tetto a due falde invece, per limitare l'azione spingente della copertura, è necessaria la presenza di pure di travi di colmo di opportuna altezza; le spinte della copertura possono essere annullate grazie all'inserimento di tiranti metallici (catene)

te disposti oppure di capriate.

Ovviamente, minore è l'inclinazione della falda, minore è la spinta e

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

24 i solai, anche le coperture devono essere efficacemente collegate alle nto armato, in grado di trasferire le azioni orizzontali del sisma alle strutture verticali portanti; tale vincolo costituisce una sorta di “cerchiatura” in testa dell'intera struttura che favorisce un

tare la natura spingente della copertura, infatti la presenza di spinte supplementari sulle murature perimetrali dovute al sisma, in aggiunta alla può favorire il collasso per dei setti murari. Nelle coperture a padiglione la presenza dei puntoni

2.6).

provocate dalla natura spingente della copertura con

Coperture ad una sola falda risultano poco spingenti; nel caso di tetto a due falde invece, per limitare l'azione spingente della copertura, è necessaria la presenza di pure di travi di colmo di opportuna altezza; le spinte della copertura possono essere annullate grazie all'inserimento di tiranti metallici (catene)

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Analisi della vulnerabilità sismica

Figura 2.7: esempi di coperture spingenti Toscana).

Un altro aspetto fondamentale degli orizzontamenti

dalla loro massa. Un eccessivo carico dovuto alla copertura incide negativamente sulla vulnerabilità dell'edificio, in quanto determina la nascita di elevate forze d'inerzia in sommità che possono

murature.

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

esempi di coperture spingenti, poco spingenti, non spingenti (fonte: VSM Regione

n altro aspetto fondamentale degli orizzontamenti, oltre alla rigidezza

dalla loro massa. Un eccessivo carico dovuto alla copertura incide negativamente sulla vulnerabilità dell'edificio, in quanto determina la nascita di elevate forze d'inerzia in sommità che possono portare al superamento della resistenza ultim

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

25 , poco spingenti, non spingenti (fonte: VSM Regione

, oltre alla rigidezza è costituito dalla loro massa. Un eccessivo carico dovuto alla copertura incide negativamente sulla vulnerabilità dell'edificio, in quanto determina la nascita di elevate forze la resistenza ultima delle

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Analisi della vulnerabilità sismica

2.2. Qualità del sistema resistente

La buona qualità del sistema resistente è un requisito indispensabile per un corretto funzionamento della muratura sotto azione sismica.

L’analisi dello stato di fatto di un edificio esistente in mura

da una valutazione della qualità del sistema resistente. Con questo termine si intende da una parte la qualità del tessuto murario intesa come disposizione e dimensione degli elementi costituenti all’interno della parete muraria (b

o pietre naturali); dall’altra la qualità dei materiali componenti, ovvero della malta e dei blocchi.

Per quanto riguarda la qualità della tessitura muraria, si deve procedere attraverso saggi ed indagini finalizzati a stabilire

blocchi in strati il più possibile regolari, con filari il più possibile orizzontali, con giunti verticali sfalsati, in modo da creare un immaginario reticolo a maglie regolari e di ottenere un buon ingranamen

È necessario prestare attenzione alla presenza di pareti costituite da due paramenti verticali affiancati: in questi casi è fondamentale, per il funzionamento monolitico della parete sotto le azioni orizzontali, la presenza di elementi t

collegamento (diatoni) che attraversano tutto lo spessore della parete collegando i due paramenti (Fig. 2.8)

(a)

Figura 2.8: comportamento della muratur orizzontale: in assenza di diatoni

La presenza di paramenti esterni ben organizzati con elementi squadrati non è sempre sinonimo di una

eseguiti dalla parte interna della parete e con considerazioni riguardanti il suo spessore è possibile stabilire la reale conformazione della parete e la probabile

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

Qualità del sistema resistente

qualità del sistema resistente è un requisito indispensabile per un corretto funzionamento della muratura sotto azione sismica.

L’analisi dello stato di fatto di un edificio esistente in muratura non può prescindere da una valutazione della qualità del sistema resistente. Con questo termine si intende da una parte la qualità del tessuto murario intesa come disposizione e dimensione degli elementi costituenti all’interno della parete muraria (blocchi artificiali, mattoni o pietre naturali); dall’altra la qualità dei materiali componenti, ovvero della malta e

Per quanto riguarda la qualità della tessitura muraria, si deve procedere attraverso saggi ed indagini finalizzati a stabilire la ordinata o disorganizzata disposizione dei blocchi in strati il più possibile regolari, con filari il più possibile orizzontali, con giunti verticali sfalsati, in modo da creare un immaginario reticolo a maglie regolari

ottenere un buon ingranamento tra gli inerti.

prestare attenzione alla presenza di pareti costituite da due paramenti verticali affiancati: in questi casi è fondamentale, per il funzionamento monolitico della parete sotto le azioni orizzontali, la presenza di elementi t

collegamento (diatoni) che attraversano tutto lo spessore della parete collegando i ).

(a) (b)

omportamento della muratura a doppio paramento verticale sotto azione sismica : in assenza di diatoni (a); in presenza di diatoni (b), (fonte: VSM Regione Toscana). La presenza di paramenti esterni ben organizzati con elementi squadrati non è sempre sinonimo di una muratura ben fatta. Infatti soltanto con saggi integrativi eseguiti dalla parte interna della parete e con considerazioni riguardanti il suo spessore è possibile stabilire la reale conformazione della parete e la probabile

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

26 qualità del sistema resistente è un requisito indispensabile per un corretto

tura non può prescindere da una valutazione della qualità del sistema resistente. Con questo termine si intende da una parte la qualità del tessuto murario intesa come disposizione e dimensione locchi artificiali, mattoni o pietre naturali); dall’altra la qualità dei materiali componenti, ovvero della malta e

Per quanto riguarda la qualità della tessitura muraria, si deve procedere attraverso la ordinata o disorganizzata disposizione dei blocchi in strati il più possibile regolari, con filari il più possibile orizzontali, con giunti verticali sfalsati, in modo da creare un immaginario reticolo a maglie regolari

prestare attenzione alla presenza di pareti costituite da due paramenti verticali affiancati: in questi casi è fondamentale, per il funzionamento monolitico della parete sotto le azioni orizzontali, la presenza di elementi trasversali di collegamento (diatoni) che attraversano tutto lo spessore della parete collegando i

sotto azione sismica (a); in presenza di diatoni (b), (fonte: VSM Regione Toscana). La presenza di paramenti esterni ben organizzati con elementi squadrati non è

Infatti soltanto con saggi integrativi eseguiti dalla parte interna della parete e con considerazioni riguardanti il suo spessore è possibile stabilire la reale conformazione della parete e la probabile

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Analisi della vulnerabilità sismica

presenza di un paramento interno apparecchiatura sensibilmente inferiori (Fig

Figura 2.9: tipologie murarie a doppio paramento: muratura a sacco con nucleo incoerente (a); muratura a sacco con nucleo parzialmente vuoto (b); muratura a

elementi trasversali di collegamento (diatoni) (c); muratura a doppio paramento con elementi trasversali di collegamento (diatoni) (d); muratura a doppio paramento con ricorsi in mattoni pieni a tutto spessore (e), (fonte: VSM Region

Per quanto riguarda la qualità della malta nei giunti tra blocchi, si deve procedere ad una valutazione delle caratteristiche fisico

ed indagini opportune per ottenere una stima della resistenza tangenzia caratteristica del pannello murario. E’ richiesto di valutare lo stato di conservazione della malta, influenzato dagli agenti atmosferici, dalla composizione fisico

originale, da eventuali interventi successivi di ristilatura dei giunti, ecc. Da caratteristiche meccaniche della malta dipende il grado di monoliticità dell’intera parete.

Per quanto riguarda la qualità dei blocchi artificiali o delle pietre naturali, occorre indagare principalmente sulla presenza di murature portanti in blocchi f

eccessiva percentuale di fori.

dal momento che anche in presenza di malta cementizia tra i giunti denotano una spiccata fragilità. Anche le murature in pietra arrotondata di fiume presentano

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

presenza di un paramento interno con caratteristiche dimensionali e di apparecchiatura sensibilmente inferiori (Fig. 2.9).

ipologie murarie a doppio paramento: muratura a sacco con nucleo incoerente (a); muratura a sacco con nucleo parzialmente vuoto (b); muratura a doppio paramento senza elementi trasversali di collegamento (diatoni) (c); muratura a doppio paramento con elementi trasversali di collegamento (diatoni) (d); muratura a doppio paramento con ricorsi in mattoni

to spessore (e), (fonte: VSM Regione Toscana).

Per quanto riguarda la qualità della malta nei giunti tra blocchi, si deve procedere ad una valutazione delle caratteristiche fisico-meccaniche della malta attraverso saggi ed indagini opportune per ottenere una stima della resistenza tangenzia caratteristica del pannello murario. E’ richiesto di valutare lo stato di conservazione della malta, influenzato dagli agenti atmosferici, dalla composizione fisico

originale, da eventuali interventi successivi di ristilatura dei giunti, ecc. Da caratteristiche meccaniche della malta dipende il grado di monoliticità dell’intera

Per quanto riguarda la qualità dei blocchi artificiali o delle pietre naturali, occorre indagare principalmente sulla presenza di murature portanti in blocchi f

eccessiva percentuale di fori. Queste murature presentano un’elevata vulnerabilità dal momento che anche in presenza di malta cementizia tra i giunti denotano una spiccata fragilità. Anche le murature in pietra arrotondata di fiume presentano

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

27 con caratteristiche dimensionali e di

ipologie murarie a doppio paramento: muratura a sacco con nucleo incoerente (a); doppio paramento senza elementi trasversali di collegamento (diatoni) (c); muratura a doppio paramento con elementi trasversali di collegamento (diatoni) (d); muratura a doppio paramento con ricorsi in mattoni

Per quanto riguarda la qualità della malta nei giunti tra blocchi, si deve procedere ad meccaniche della malta attraverso saggi ed indagini opportune per ottenere una stima della resistenza tangenziale caratteristica del pannello murario. E’ richiesto di valutare lo stato di conservazione della malta, influenzato dagli agenti atmosferici, dalla composizione fisico-chimica originale, da eventuali interventi successivi di ristilatura dei giunti, ecc. Dalle caratteristiche meccaniche della malta dipende il grado di monoliticità dell’intera

Per quanto riguarda la qualità dei blocchi artificiali o delle pietre naturali, occorre indagare principalmente sulla presenza di murature portanti in blocchi forati con Queste murature presentano un’elevata vulnerabilità dal momento che anche in presenza di malta cementizia tra i giunti denotano una spiccata fragilità. Anche le murature in pietra arrotondata di fiume presentano

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Analisi della vulnerabilità sismica

un’elevata vulnerabilità a causa della loro superficie estremamente levigata che impedisce un buon livello di aderenza con il legante.

La presenza di listature, come ricorsi in mattoni pieni o fascioni di calcestruzzo, realizzate per regolarizzare la compagin

quando la listatura ha uno spessore pari a quello della muratura sottostante ed la malta tra i mattoni pieni o il calcestruzzo impiegati presentano un buono stato di conservazione (Fig. 2.10

Figura 2.10: muratura listata a doppio paramento e rilievo della sezione trasversale: ricorsi in mattoni pieni non a tutto spessore (a); rico

Toscana).

Viceversa, queste possono diventare anche elementi di vulnerabilit indebolire l’omogeneità della tessitura muraria.

Negli edifici esistenti che hanno subito interventi di sostituzione dei solai o della copertura esistenti con nuovi orizzontamenti in latero

maniera approfondita sul

sia sufficientemente rigido nel proprio piano (comportamento a diaframma) per permettere la ridistribuzione delle azioni orizzontali sui singoli setti resistenti, in questi casi la rigidezza del

soggette a carichi verticali spesso superiori a quelli per cui erano state concepite, in caso di sisma possono venire sollecitate da forze d’inerzia di entità tali da superare la loro resistenza a taglio e da provocare dannosi effetti di martellamento con ribaltamento fuori del piano della parete.

Negli edifici esistenti che hanno subito interventi di sopraelevazione con materiali che presentano discontinuità strutturali di rigidezza e resistenza ri

originarie sottostanti, occorre procedere ad indagini al fine di conoscere i materiali

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

elevata vulnerabilità a causa della loro superficie estremamente levigata che impedisce un buon livello di aderenza con il legante.

La presenza di listature, come ricorsi in mattoni pieni o fascioni di calcestruzzo, realizzate per regolarizzare la compagine muraria, deve essere valutata positivamente quando la listatura ha uno spessore pari a quello della muratura sottostante ed la malta tra i mattoni pieni o il calcestruzzo impiegati presentano un buono stato di

10).

uratura listata a doppio paramento e rilievo della sezione trasversale: ricorsi in mattoni pieni non a tutto spessore (a); ricorsi in cls a tutto spessore (b), (fonte: VSM Regione

Viceversa, queste possono diventare anche elementi di vulnerabilit indebolire l’omogeneità della tessitura muraria.

Negli edifici esistenti che hanno subito interventi di sostituzione dei solai o della copertura esistenti con nuovi orizzontamenti in latero-cemento occorre indagare in maniera approfondita sulla qualità delle murature. Anche se è richiesto che il solaio sia sufficientemente rigido nel proprio piano (comportamento a diaframma) per permettere la ridistribuzione delle azioni orizzontali sui singoli setti resistenti, in questi casi la rigidezza del solaio è sinonimo di pesantezza. Le murature sottostanti, soggette a carichi verticali spesso superiori a quelli per cui erano state concepite, in caso di sisma possono venire sollecitate da forze d’inerzia di entità tali da superare la taglio e da provocare dannosi effetti di martellamento con ribaltamento fuori del piano della parete.

Negli edifici esistenti che hanno subito interventi di sopraelevazione con materiali che presentano discontinuità strutturali di rigidezza e resistenza rispetto alle murature originarie sottostanti, occorre procedere ad indagini al fine di conoscere i materiali

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

28 elevata vulnerabilità a causa della loro superficie estremamente levigata che

La presenza di listature, come ricorsi in mattoni pieni o fascioni di calcestruzzo, e muraria, deve essere valutata positivamente quando la listatura ha uno spessore pari a quello della muratura sottostante ed la malta tra i mattoni pieni o il calcestruzzo impiegati presentano un buono stato di

uratura listata a doppio paramento e rilievo della sezione trasversale: ricorsi in rsi in cls a tutto spessore (b), (fonte: VSM Regione

Viceversa, queste possono diventare anche elementi di vulnerabilità, andando ad

Negli edifici esistenti che hanno subito interventi di sostituzione dei solai o della cemento occorre indagare in la qualità delle murature. Anche se è richiesto che il solaio sia sufficientemente rigido nel proprio piano (comportamento a diaframma) per permettere la ridistribuzione delle azioni orizzontali sui singoli setti resistenti, in solaio è sinonimo di pesantezza. Le murature sottostanti, soggette a carichi verticali spesso superiori a quelli per cui erano state concepite, in caso di sisma possono venire sollecitate da forze d’inerzia di entità tali da superare la taglio e da provocare dannosi effetti di martellamento con

Negli edifici esistenti che hanno subito interventi di sopraelevazione con materiali spetto alle murature originarie sottostanti, occorre procedere ad indagini al fine di conoscere i materiali

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

29 impiegati e le modalità di collegamento della nuova costruzione (sopraelevazione) rispetto all’esistente.

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

30

2.3. Regolarità in pianta e in altezza

Un altro fattore che gioca un ruolo molto importante è la regolarità dell’edificio: - regolarità in pianta;

- regolarità in altezza.

Per quanto riguarda la forma in pianta, si può dire che le forme compatte, avendo rigidezza paragonabile in ogni direzione, danno luogo ad un miglior comportamento di insieme. Inoltre le forme simmetriche sono da preferire a quelle asimmetriche, in quanto in queste ultime il centro delle masse e delle rigidezze di solito sono molto eccentrici e ciò provoca importanti sollecitazioni torsionali.

E’ opportuno adottare piante di forma semplice, cioè prive di rientranze; infatti l’incavo degli angoli rientranti è sede di concentrazioni di sforzi dovute al diverso comportamento dinamico delle due porzioni di edificio che vi si intersecano.

Per gli edifici in muratura la disposizione delle aperture influenza significativamente la regolarità in elevazione. Una loro errata disposizione infatti, può provocare pericolosi flussi di tensioni prodotte dai carichi e rendere i setti troppo snelli.

La regolarità in altezza non dipende solo dalla geometria, ma anche dai materiali. Questa può essere compromessa ad esempio da sopraelevazioni con materiale diverso, magari più pesante rispetto a quello originale.

Le strutture irregolari in elevato possono essere sede di concentrazioni di sforzi al pari di quelle irregolari in pianta.

In un edificio composto da due porzioni di altezza notevolmente diversa, si possono infatti generare considerevoli concentrazioni di tensioni nella zona di connessione dovute al diverso comportamento dinamico che avrebbero le due porzioni, se fossero staccate l’una dall’altra.

Le configurazioni che portino ad aumenti di massa dal basso verso l’alto sono assolutamente da evitare.

E’ opportuno inoltre disporre le aperture su file, sia verticali che orizzontali; questo per permettere che gli sforzi fluiscano con regolarità senza dar luogo a pericolose concentrazione di tensione.

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti in muratura

31

2.4. Principali meccanismi di collasso per edifici in muratura

Per le pareti di edifici in muratura si possono distinguere due diverse modalità di collasso principali:

• meccanismo di collasso della parete fuori dal piano; • meccanismo di collasso della parete nel piano; che verranno descritti di seguito.

2.4.1. Meccanismi di collasso della parete fuori dal piano

Nel caso di collassi fuori dal piano i casi più frequenti negli edifici ordinari corrispondono all’attivazione dei seguenti meccanismi:

• ribaltamento semplice; • ribaltamento composto; • flessione verticale; • flessione orizzontale.

Per ogni tipo di meccanismo sono illustrate nel seguito le caratteristiche e le modalità di collasso, l’ambito di applicazione, i requisiti che si devono verificare negli edifici affinché il meccanismo si possa manifestare ed i sintomi che ne denunciano l’avvenuta attivazione. Sono inoltre indicate le condizioni riscontrabili nelle strutture che possono influenzare l’evoluzione del fenomeno

Ribaltamento semplice5

Il ribaltamento semplice di pareti esterne degli edifici dovute all’azione del sisma rappresenta una situazione di danno tra le più frequenti e pericolose. Questa si schematizza come una rotazione rigida di porzioni di parete attorno ad una cerniera cilindrica orizzontale posta alla base; la rotazione è attivata da sollecitazioni fuori dal piano.

Tale situazione si verifica quando il muro investito dall’azione sismica risulta libero in sommità e non ammorsato alle pareti ad esso ortogonali. Anche se queste ultime

5

Tratto dal: “repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli

edifici in muratura”, sisma marche 1997, decreto del commissario delegato per gli interventi di protezione civile n. 28 del 10 aprile 2002.

(18)

Analisi della vulnerabilità sismica

hanno una qualità insoddisfacente, il collasso si manifesta per primo nella parete normale all’azione sismica. Le

meccanismo sono quindi l’assenza di connessioni

dispositivi di collegamento, come cordoli o catene, in testa alla tesa

Se l’edificio ha subito l’azione di un sisma questo tipo di meccanismo è facilmente individuabile da lesioni verticali presenti in corrispondenza dell’incrocio tra la tesa ribaltante e le pareti ad essa

delle travi dei solai dal muro.

Figura 2.11: meccanismo di ribaltamento semplice di parete: lesioni verticali in corrispondenza delle intersezioni murarie.

Ufficiale Regione Marche, 2000

Figura 2.12: meccanismo di ribaltamento semplice di parete: lesioni verticali in corrispondenza delle aperture sulla parete.

Ufficiale Regione Marche, 2000

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insoddisfacente, il collasso si manifesta per primo nella parete ’azione sismica. Le condizioni di vincolo che rendono possibile questo meccanismo sono quindi l’assenza di connessioni nel martello murario ed assenza di dispositivi di collegamento, come cordoli o catene, in testa alla tesa ribaltante.

bito l’azione di un sisma questo tipo di meccanismo è facilmente da lesioni verticali presenti in corrispondenza dell’incrocio tra la tesa ribaltante e le pareti ad essa ortogonali, fuori piombo e dall’avvenuto sfilamento

i dal muro.

meccanismo di ribaltamento semplice di parete: lesioni verticali in corrispondenza (Foto da: MEDEA – Papa e Zuccaro, 2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000).

meccanismo di ribaltamento semplice di parete: lesioni verticali in corrispondenza delle aperture sulla parete. (Foto da: MEDEA – Papa e Zuccaro, 2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000).

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edifici esistenti in muratura

32 insoddisfacente, il collasso si manifesta per primo nella parete condizioni di vincolo che rendono possibile questo nel martello murario ed assenza di

ribaltante.

bito l’azione di un sisma questo tipo di meccanismo è facilmente da lesioni verticali presenti in corrispondenza dell’incrocio tra la tesa ortogonali, fuori piombo e dall’avvenuto sfilamento

meccanismo di ribaltamento semplice di parete: lesioni verticali in corrispondenza Figura da: Bollettino

meccanismo di ribaltamento semplice di parete: lesioni verticali in corrispondenza Figura da: Bollettino

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Analisi della vulnerabilità sismica

Ribaltamento composto6

Con l’espressione “ribaltamento compost

in cui al ribaltamento della parete ortogonale all’azione sismica si accompagna il trascinamento di una porzione muraria appartenente ad un angolata libera oppure a pareti di spina.

In molti casi infatti i martelli murari e le angolate presentano connessioni adeguate tra le murature che confluiscono in un nodo, tali da determinare il coinvolgimento di parti di esse nel ribaltamento.

Figura 2.13: meccanismo di ribaltamento composto di p

Zuccaro, 2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000

Figura 2.14: meccanismo di ribaltamento del cantonale. 2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche,

6 Tratto dal: “repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli

edifici in muratura”, sisma marche 1997 protezione civile n. 28 del 10 aprile 2002

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

6

baltamento composto” si vuole indicare un insieme di situazioni in cui al ribaltamento della parete ortogonale all’azione sismica si accompagna il trascinamento di una porzione muraria appartenente ad un angolata libera oppure a

asi infatti i martelli murari e le angolate presentano connessioni adeguate tra le murature che confluiscono in un nodo, tali da determinare il coinvolgimento di parti di esse nel ribaltamento.

meccanismo di ribaltamento composto di parete. (Foto da: MEDEA Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000).

meccanismo di ribaltamento del cantonale. (Foto da: MEDEA Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000).

repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli

sisma marche 1997, decreto del commissario delegato per gli interventi di

protezione civile n. 28 del 10 aprile 2002.

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

33 si vuole indicare un insieme di situazioni in cui al ribaltamento della parete ortogonale all’azione sismica si accompagna il trascinamento di una porzione muraria appartenente ad un angolata libera oppure a

asi infatti i martelli murari e le angolate presentano connessioni adeguate tra le murature che confluiscono in un nodo, tali da determinare il coinvolgimento di

Foto da: MEDEA – Papa e

Foto da: MEDEA – Papa e Zuccaro,

repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli delegato per gli interventi di

(20)

Analisi della vulnerabilità sismica

Flessione verticale

Una situazione piuttosto comune negli edifici in muratura è rappresentata da una tesa muraria vincolata agli estremi e libera nella zona centrale (Fig.

caso, ad esempio, di un edificio

di qualsiasi connessione; una situazione di questo

considera la porzione di parete compresa tra due solai ben collegati ad condizioni la presenza in sommità di un dispositivo di c

ribaltamento della parete verso l’esterno. Tuttavia questa, sotto l’effetto dello scuotimento orizzontale,

Infatti la struttura muraria, costruita per sovrapposizione di elementi lapidei e l vincolati da semplice contatto o da una malta con scarsa resistenza a trazione, sopporta gli sforzi di flessione indotti

sforzo normale mantiene la risultante interna alla sezione

contrario si forma in quel punto una cerniera cilindrica orizzontale attorno alla quale ruotano reciprocamente i due blocchi formatisi nella muratura ed è consentito l’innesco del cinematismo per flessione verticale della parete.

Figura 2.15: meccanismo di

2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

piuttosto comune negli edifici in muratura è rappresentata da una tesa vincolata agli estremi e libera nella zona centrale (Fig. 2.

caso, ad esempio, di un edificio con un cordolo in sommità ed i solai intermedi privi di qualsiasi connessione; una situazione di questo tipo si presenta anche quando si considera la porzione di parete compresa tra due solai ben collegati ad

condizioni la presenza in sommità di un dispositivo di connessione impedisce il ribaltamento della parete verso l’esterno. Tuttavia questa, sotto l’effetto dello scuotimento orizzontale, può collassare per instabilità verticale.

Infatti la struttura muraria, costruita per sovrapposizione di elementi lapidei e l semplice contatto o da una malta con scarsa resistenza a trazione, sopporta gli sforzi di flessione indotti dalle azioni ortogonali al suo piano, solo se lo sforzo normale mantiene la risultante interna alla sezione trasversale. In contrario si forma in quel punto una cerniera cilindrica orizzontale attorno alla quale ruotano reciprocamente i due blocchi formatisi nella muratura ed è consentito

cinematismo per flessione verticale della parete.

meccanismo di flessione verticale di parete. (Foto da: MEDEA Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000).

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

34 piuttosto comune negli edifici in muratura è rappresentata da una tesa .15). È questo il ed i solai intermedi privi tipo si presenta anche quando si considera la porzione di parete compresa tra due solai ben collegati ad essa. In queste onnessione impedisce il ribaltamento della parete verso l’esterno. Tuttavia questa, sotto l’effetto dello

Infatti la struttura muraria, costruita per sovrapposizione di elementi lapidei e laterizi semplice contatto o da una malta con scarsa resistenza a trazione, dalle azioni ortogonali al suo piano, solo se lo trasversale. In caso contrario si forma in quel punto una cerniera cilindrica orizzontale attorno alla quale ruotano reciprocamente i due blocchi formatisi nella muratura ed è consentito

(21)

Analisi della vulnerabilità sismica

Flessione orizzontale7

In presenza di pannelli murari efficacemente vincolati alle pareti ortogonali con il lato sommitale non trattenuto da alcun dispositivo si assiste spesso ad un tipo di crisi riconducibile al comportamento flessionale nel piano orizzontale del solido murario. La risposta strutturale del pannello si manifesta in questi casi come un effetto arco orizzontale all’interno della parete ed è chiamato in causa dall’azione sismica ortogonale ad essa. In particolare la spinta trasmessa dal solaio o dalla copertura in testa alla struttura muraria si scarica sulla parete di facciata fino ad arrivare ad interessare le pareti ad essa ortogonali (arco orizzontale).

L’attivazione del meccanismo è preceduta dalla formazione di un arco orizzontale nello spessore del muro; nella condizione limite di equilibrio si formano tre cerniere plastiche: una in mezzeria e le al

esame ed i muri ad essa ortogonali.

Figura 2.16: meccanismo di flessione orizzontale MEDEA – Papa e Zuccaro, 2001

7 Tratto dal: “repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli

edifici in muratura”, sisma marche 1997 protezione civile n. 28 del 10 aprile 2002

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

In presenza di pannelli murari efficacemente vincolati alle pareti ortogonali con il mmitale non trattenuto da alcun dispositivo si assiste spesso ad un tipo di crisi riconducibile al comportamento flessionale nel piano orizzontale del solido murario. La risposta strutturale del pannello si manifesta in questi casi come un effetto arco

zzontale all’interno della parete ed è chiamato in causa dall’azione sismica ortogonale ad essa. In particolare la spinta trasmessa dal solaio o dalla copertura in testa alla struttura muraria si scarica sulla parete di facciata fino ad arrivare ad

sare le pareti ad essa ortogonali (arco orizzontale).

L’attivazione del meccanismo è preceduta dalla formazione di un arco orizzontale nello spessore del muro; nella condizione limite di equilibrio si formano tre cerniere plastiche: una in mezzeria e le altre due in prossimità dell’intersezione della parete in esame ed i muri ad essa ortogonali.

meccanismo di flessione orizzontale di parete in presenza di aperture Papa e Zuccaro, 2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000

repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli

sisma marche 1997, decreto del commissario delegato per gli interventi di

protezione civile n. 28 del 10 aprile 2002.

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

35 In presenza di pannelli murari efficacemente vincolati alle pareti ortogonali con il mmitale non trattenuto da alcun dispositivo si assiste spesso ad un tipo di crisi riconducibile al comportamento flessionale nel piano orizzontale del solido murario. La risposta strutturale del pannello si manifesta in questi casi come un effetto arco

zzontale all’interno della parete ed è chiamato in causa dall’azione sismica ortogonale ad essa. In particolare la spinta trasmessa dal solaio o dalla copertura in testa alla struttura muraria si scarica sulla parete di facciata fino ad arrivare ad

L’attivazione del meccanismo è preceduta dalla formazione di un arco orizzontale nello spessore del muro; nella condizione limite di equilibrio si formano tre cerniere tre due in prossimità dell’intersezione della parete in

di parete in presenza di aperture. (Foto da: Regione Marche, 2000).

repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli decreto del commissario delegato per gli interventi di

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Analisi della vulnerabilità sismica

Figura 2.17: meccanismo di flessione orizzontale MEDEA – Papa e Zuccaro, 2001

Meccanismo di sfondamento del timpano

Il meccanismo si manifesta con l’espulsione di materiale dalla zona sommitale della parete del timpano e col distacco di corpi

oblique e verticali per azioni fuori dal piano. Il cinematismo è in genere provocato dall’azione ciclica di martellamento della trave di colmo della copertura. In fase sismica la presenza di travi di colmo di

una elevata spinta alla parete del timpano e può determinare il distacco di macroelementi cuneiformi e l’instaurarsi delle condizioni di instabilità che si manifestano attraverso la rotazione degli stessi

Figura 2.18: meccanismo di sfondamento del timpano 2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000

8 Tratto dal: “repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli

edifici in muratura”, sisma marche 1997 protezione civile n. 28 del 10 aprile 2002

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

meccanismo di flessione orizzontale di parete in assenza di aperture Papa e Zuccaro, 2001. Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000

ismo di sfondamento del timpano8

meccanismo si manifesta con l’espulsione di materiale dalla zona sommitale della parete del timpano e col distacco di corpi cuneiformi definiti da sezioni di frattura oblique e verticali per azioni fuori dal piano. Il cinematismo è in genere provocato

’azione ciclica di martellamento della trave di colmo della copertura. In fase sismica la presenza di travi di colmo di notevoli dimensioni causa il trasferimento di una elevata spinta alla parete del timpano e può determinare il distacco di

cuneiformi e l’instaurarsi delle condizioni di instabilità che si manifestano attraverso la rotazione degli stessi attorno a cerniere oblique.

meccanismo di sfondamento del timpano. (Foto da: MEDEA – Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000).

ertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli

sisma marche 1997, decreto del commissario delegato per gli interventi di

protezione civile n. 28 del 10 aprile 2002.

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

36 di parete in assenza di aperture (Foto da: Figura da: Bollettino Ufficiale Regione Marche, 2000).

meccanismo si manifesta con l’espulsione di materiale dalla zona sommitale della cuneiformi definiti da sezioni di frattura oblique e verticali per azioni fuori dal piano. Il cinematismo è in genere provocato ’azione ciclica di martellamento della trave di colmo della copertura. In fase notevoli dimensioni causa il trasferimento di una elevata spinta alla parete del timpano e può determinare il distacco di cuneiformi e l’instaurarsi delle condizioni di instabilità che si

cerniere oblique.

– Papa e Zuccaro,

ertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli decreto del commissario delegato per gli interventi di

(23)

Analisi della vulnerabilità sismica

2.4.2. Meccanismi di collasso della parete nel piano Il meccanismo di collasso della parete nel piano

• crisi per taglio;

• crisi per pressoflessione. I principali dissesti provocati da

sono dovuti a meccanismi di ribaltamento, fenomeni di danno e collasso più frequenti, e a meccanismi di taglio, generalmente meno pericolosi dei primi, dovuti alle forze di taglio agenti nel piano dei m

lesioni dalla ben nota forma a X.

Figura 2.19: schematizzazione dei meccanismi di rottura del maschio: flessione (a), scorrimento (b) e taglio (c).

Crisi per taglio

I meccanismi di “rottura per

diversa natura. La rottura per taglio si manifesta con la formazione di fessure inclinate diagonalmente

con la tipica configurazione “a scale mattoni o dei blocchi.

Solitamente la comparsa di fessure diagonali visibili avviene per valore del taglio agente prossimo al taglio resistente.

La rottura per taglio con fessurazione diagonale è di tipo fragil

quando l’azione di taglio è di natura ciclica, la crisi avviene con formazione di due sistemi di fessure diagonali incrociate.

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

Meccanismi di collasso della parete nel piano

Il meccanismo di collasso della parete nel piano possono essere di due tipi:

crisi per pressoflessione.

I principali dissesti provocati da un evento sismico sugli edifici esistenti in muratura sono dovuti a meccanismi di ribaltamento, fenomeni di danno e collasso più

a meccanismi di taglio, generalmente meno pericolosi dei primi, dovuti taglio agenti nel piano dei muri di controvento che danno luogo alle

nota forma a X.

chematizzazione dei meccanismi di rottura del maschio: flessione (a), scorrimento (b) e taglio (c).

I meccanismi di “rottura per taglio”solitamente comprendono fenomeni fessurativi di diversa natura. La rottura per taglio si manifesta con la formazione di fessure

. Esse possono interessare prevalentemente i con la tipica configurazione “a scaletta”, oppure possono formarsi

Solitamente la comparsa di fessure diagonali visibili avviene per valore del taglio agente prossimo al taglio resistente.

La rottura per taglio con fessurazione diagonale è di tipo fragile; in particolare l’azione di taglio è di natura ciclica, la crisi avviene con formazione di due

fessure diagonali incrociate.

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

37 possono essere di due tipi:

un evento sismico sugli edifici esistenti in muratura sono dovuti a meccanismi di ribaltamento, fenomeni di danno e collasso più a meccanismi di taglio, generalmente meno pericolosi dei primi, dovuti uri di controvento che danno luogo alle

chematizzazione dei meccanismi di rottura del maschio: flessione-ribaltamento

taglio”solitamente comprendono fenomeni fessurativi di diversa natura. La rottura per taglio si manifesta con la formazione di fessure . Esse possono interessare prevalentemente i giunti di malta tta”, oppure possono formarsi all’interno dei

Solitamente la comparsa di fessure diagonali visibili avviene per valore del taglio

e; in particolare l’azione di taglio è di natura ciclica, la crisi avviene con formazione di due

(24)

Analisi della vulnerabilità sismica

Un altro tipo di crisi dovuto alle tensioni tangenziali è lo scorrimento di un setto murario sull’altro lungo s

orizzontali.

Vengono di seguito riportati alcuni dei meccanismi di rottura per taglio.

Figura 2.20

Figura 2.21:

Figura 2.22:

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

Un altro tipo di crisi dovuto alle tensioni tangenziali è lo scorrimento di un setto murario sull’altro lungo superfici di frattura orizzontali solitamente posti nei letti

Vengono di seguito riportati alcuni dei meccanismi di rottura per taglio.

20: meccanismo di rottura per taglio dei maschi murari.

: meccanismo di rottura per taglio delle fasce di piano.

meccanismo di rottura per taglio in pareti con aperture.

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edifici esistenti in muratura

38 Un altro tipo di crisi dovuto alle tensioni tangenziali è lo scorrimento di un setto uperfici di frattura orizzontali solitamente posti nei letti

Vengono di seguito riportati alcuni dei meccanismi di rottura per taglio.

meccanismo di rottura per taglio dei maschi murari.

rottura per taglio delle fasce di piano.

(25)

Analisi della vulnerabilità sismica

Figura 2.23: meccanismo di rottura per taglio in pareti prive di aperture.

Crisi per presso-flessione

La fessurazione di una sezione

trazione raggiunge la resistenza a trazione dei giunti orizzontali.

La fessurazione per flessione non costituisce uno stato limite ultimo, tuttavia a causa della progressiva parzializzazione, dà origine a non

Solitamente in un pannello murario la rottura per presso

schiacciamento della muratura al lembo compresso delle sezioni estreme. Per bassi valori del carico assiale, l’estensione dell

da portare alla formazione di cinematismo di ribaltamento simil

Figura 2.24: meccanismo di crisi

Analisi della vulnerabilità sismica della scuola elementare di Filetto nel Comune di Villafranca in Lunigiana

Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

meccanismo di rottura per taglio in pareti prive di aperture.

flessione

La fessurazione di una sezione avviene quando la massima tensi raggiunge la resistenza a trazione dei giunti orizzontali.

La fessurazione per flessione non costituisce uno stato limite ultimo, tuttavia a causa della progressiva parzializzazione, dà origine a non linearità nel comportamento. Solitamente in un pannello murario la rottura per presso-flessione provoca lo schiacciamento della muratura al lembo compresso delle sezioni estreme.

Per bassi valori del carico assiale, l’estensione della zona compressa è così

portare alla formazione di un ampia fessura di natura flessionale: si sviluppa un cinematismo di ribaltamento simile a quello di un blocco rigido.

meccanismo di crisi per flessione con formazione di lesioni orizzontali (terremoto Umbria-Marche 1997).

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edifici esistenti in muratura

39 meccanismo di rottura per taglio in pareti prive di aperture.

avviene quando la massima tensione normale di

La fessurazione per flessione non costituisce uno stato limite ultimo, tuttavia a causa linearità nel comportamento.

flessione provoca lo schiacciamento della muratura al lembo compresso delle sezioni estreme.

a zona compressa è così modesta ampia fessura di natura flessionale: si sviluppa un

(26)

Analisi della vulnerabilità sismica

Figura 2.25: cinematismo di ribaltamento: a sinistra nel caso di muratura coesiva, a destra per muratura a secco (fonte: Giuffrè 1994).

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Capitolo 2: Vulnerabilità sismica degli edifici esistenti

inematismo di ribaltamento: a sinistra nel caso di muratura coesiva, a destra per Giuffrè 1994).

Villafranca in Lunigiana

edifici esistenti in muratura

40 inematismo di ribaltamento: a sinistra nel caso di muratura coesiva, a destra per

Figura

Figura  2.1:  influenza  del  grado  di  vincolo  tra  gli  elementi  sulla  risposta  sismica:  pareti  non vincolate  o  ammorsate  (a),  pareti  ammorsate  con  orizzontame
Figura  2.2:  assenza  di  cantonale  (a);  cantonale  ineffic VSM Regione Toscana).
Figura  2.3:  meccanismi  di  ribaltamento  della  facciata:  senza  ammorsamento  (1),  con  ammorsamento (2) e con l’inse
Figura 2.5: cordolo in breccia: f
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