miglioramento sismico degli edifici in muratura

Corso di Restauro architettonico – A.A. 2010-2011 Ing. Emanuele Zamperini

Il comportamento sismico degli edifici in muratura tradizionale

Aspetti teorici e metodologici dall’individuazione della

vulnerabilità agli interventi di miglioramento

Emanuele Zamperini

CORSO DI RESTAURO ARCHITETTONICO

A.A. 2010-2011


Scienza delle costruzioni moderna e strutture in muratura tradizionale

Dalla fine degli anni ’70 –anche a seguito della valutazione degli esiti degli interventi seguiti ai terremoti del Friuli (1976) e dell’Irpinia (1980)– alcuni ricercatori (1) evidenziano come gli strumenti della moderna scienza e tecnica delle costruzioni –ideati per i materiali e le tecniche costruttive dell’era industriale– risultino inadatti allo studio delle costruzioni in muratura tradizionali.

Emerge la necessità di pensare nuovi modelli di analisi del costruito che ne riflettano il più possibile il reale comportamento. Sulla linea delle ricerche inaugurate da Jacques Heyman alla fine degli anni ’60, prendendo le mosse dalla moderna teoria della plasticità e del calcolo a rottura si rielaborano criticamente i metodi di verifica di stabilità della scienza delle costruzioni pre-moderna.

(1) In particolare Edoardo Benvenuto, Salvatore Di Pasquale, Antonino Giuffré, Vincenzo Petrini e i gruppi di ricerca del GNDT – Gruppo Nazionale di Difesa dai Terremoti.

Inadeguatezza del modello elastico-lineare

Teoria della plasticità e del calcolo a rottura

Metodi di verifica pre-moderni


La normativa italiana(dal D.M. 24-1-1986 del Min. LL. PP. in poi)

prevede due livelli di intervento strutturalesul costruito in zona sismica:

Un insieme di opere necessarie per rendere l’edificio atto a resistere ad azioni di progetto equivalenti a quelle previste per le nuove costruzioni.

Interventi di adeguamento sono obbligatori solo in occasione di variazioni sostanziali dell’organismo edilizio, inerenti sia agli aspetti strutturali sia alle destinazioni d’uso.

Un insieme di opere atte a conseguire un maggior grado di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche senza peraltro modificare sostanzialmente il comportamento globale dell’edificio.

Adeguamento

Miglioramento


«…per mutare il comportamento [al fine di ricondurlo a quello delle nuove costruzioni] sono in genere necessari interventi ad alta componente invasiva e distruttiva, che comprometterebbero la natura storica e l’autenticità del bene che invece si vuole conservare. Ma, soprattutto, in quest’ultimo decennio è maturata la consapevolezza che, inserendo presidi rivolti a mutare radicalmente il comportamento (ad es. strutture intelaiate in murature continue, pannelli in c.a. affiancati, ecc.) si determina un comportamento ibrido, difficilmente prevedibile e potenzialmente piùsfavorevole di quello che si vuole evitare»

(FRANCESCO DOGLIONI, 2000)

Adeguamento

Non si ha conservazione

Livelli di sicurezza

incerti e difficilmente

determinabili


«…se l’architettura è costituita da una data struttura, da essa inseparabile, cui si associa un dato comportamento, un mutamento globale del comportamento richiede un radicale cambiamento della struttura, e quindi mina il rapporto struttura-architettura. Sotto il profilo concettuale la struttura èil modo di essere dell’architettura, e non accettiamo che ne venga separata»


«Il concetto di limitare i lavori di rinforzo al minimo necessarioporta ad utilizzare gli “schemi di risorsa” formatisi nella statica dell’edificio senza alterarli; trattasi di stati di equilibrio con cui la fabbrica si è spontaneamente difesa, ma che durano da secoli per il contrasto e la solidarietà delle strutture murarie; il turbarli e l’avviare un diverso sistema di azioni porta talvolta alla necessità di rifare tutto»

(GUSTAVO GIOVANNONI)

Inoltre… Adeguamento

Stravolge il rapporto tra forma e struttura

Turba gli stati di equilibrio

naturalmente assunti

dall’edificio


MIGLIORAMENTO SISMICO«La strada da percorrere è presto indicata: bisogna innanzitutto conoscere “cosa” conservare, e da tale conoscenza far scaturire il “come” conservare con sicurezza»

(ANTONINO GIUFFRÉ, 1993)

«L’obiettivo di rendere compatibili l’aumento della sicurezzacon la conservazione dei monumenti ha come riferimento concettuale e pratico la categoria normativa del miglioramento»


SICUREZZA

+

CONSERVAZIONE

Miglioramento sismico

Funzione di riparazione del danno presente

Funzione preventiva


RISCHIO SISMICO

Il rischio è «la probabilità che certe conseguenze sociali, economiche, culturali delle azioni che entro un certo tempo di riferimento potranno colpire un patrimonio edilizio raggiungano o superino certe soglie»

(ALFREDO CORSANEGO, 1990)

R = P x V x S (o E)

SENSITIVITÀ(o ESPOSIZIONE)

(del fruitore)

PERICOLOSITÀ

(delle azioni)

VULNERABILITÀ

(delle costruzioni)


PERICOLOSITÀ SISMICA

La pericolosità è caratteristica propria delle azioni. La P. sismica può essere definita come la probabilità che entro un tempo dato le azioni sismiche superino valori stabiliti.

Ogni area territoriale presenta una differente pericolosità che può essere studiata sulla base dei cataloghi dei terremoti storici e di analisi geologiche e sismologiche. A partire dai dati così ottenuti si possono valutare il periodo di ritorno e la violenza del “terremoto di progetto”.

Periodo di ritorno

Violenza

Violenza del

terremoto

Accelerazione del terreno

Danni causati

MAGNITUDO

Scala Richter

INTENSITÀ

Scala Mercalli

Caratterizza le azioni


VULNERABILITÀ SISMICA

La vulnerabilità è una caratteristica propria delle costruzioni(o dell’insieme costruzione + terreno), può essere definita come la probabilità che a determinate azioni sismiche corrispondano determinati livelli e tipi di danno.

Gli studi sulle chiese danneggiate dal terremoto del Friuli del 1976 (1) hanno portato ad individuare –a partire dal danno rilevato sugli edifici studiati– due classi di vulnerabilità: v. tipica e v. specifica.(1) FRANCESCO DOGLIONI, ALBERTO MORETTI, VINCENZO PETRINI, Le chiese e il terremoto, LINT, Trieste, 1994.

Vulnerabilità

TIPICA

SPECIFICA

Relativa alla configura-zione planivolumetricadella fabbrica

Relativa a fattori di debolezza locale

Vulnerabilitàtipica e specifica

Caratterizza le costruzioni


SENSITIVITÀ (o ESPOSIZIONE) SISMICA

La sensitività è una caratteristica propria del fruitore, ovvero delle persone che, in senso lato usufruiscono della costruzione. La S. può essere definita come la probabilitàche a determinati livelli di danno corrispondano certe conseguenze sociali, culturali o economiche.

La S. rappresenta un parametro utilizzato per quantificaresinteticamente il numero ed il valore dei beni che possono essere colpiti dal sisma: riguarda quindi le possibili perdite sociali (ferimenti, morti, ma anche disagi alla popolazione), culturali o economiche.

Quantifica le possibili perdite sociali, culturali o economiche

Caratterizza il fruitore

Ad esempio

Nel deserto

In città

La SENSITIVITÀ è nulla

La SENSITIVITÀè molto elevata


MIGLIORAMENTO SISMICOFine del miglioramento sismico degli edifici è quello di ridurre il rischio sismico. Il miglioramento può essere raggiunto agendo sulla vulnerabilità dell’edificio o sulla pericolositàdelle azioni (ad es. riducendo le masse).

NB: In alternativa il rischio può essere ridotto attraverso il cambio di destinazione d’uso (che può ridurre sia la pericolosità sia la sensitività) o attraverso l’inserimento nella struttura di isolatori elastomerici (agendo –a seconda dei punti di vista– sulla pericolosità delle azioni o sulla vulnerabilità).

Riduzione delle masse e rinforzo di una volta con l’inserimento di frenelli.

(da FRANCESCO GURRIERI, Manuale per la riabilitazione e ricostruzione postsismica degli edifici, DEI – Tipografia del Genio Civile, Roma, 1999)


MIGLIORAMENTO SISMICO

Una similitudine tradizionale vede il restauratore come un medico al capezzale dell’edificio malato a causa –ad esempio– dei dissesti statici, ma per quel che riguarda i terremoti intervenire quando il danno si è già sviluppato (ovvero a sisma avvenuto) può significare intervenire troppo tardi.

Il miglioramento sismico si deve quindi porre in relazione con la fabbrica seguendo un approccio differente: quello della medicina preventiva.

Intervenire prima che il danno si sia presentato presenta però difficoltà oggettive: dovendo intervenire su un dissesto ancora solo potenziale, spesso non si può avere l’aiuto che viene dall’interpretazione del quadro fessurativo.

È quindi importante avere strumenti per prevedere il comportamento che la struttura oggetto di studio potrebbe avere in caso di sisma.

Danni sismici:

Si deve agire a PRIORI

Dissesti statici:

Si agisce a POSTERIORI

Prevedendo il comportamento in caso di sisma


IL DANNO SISMICOGIUFFRÉ individua due differenti tipi di danno sismico alle strutture murarie:

1° MODO: La muratura si danneggia per l’innescarsi di fenomeni ribaltamentoa causa di azioni agenti ortogonalmente al suo piano medio. In presenza di tessiture murarie di buona qualità il collasso dipende, più che dalla resistenza della muratura, quasi unicamente da questioni di equilibrio, fortemente dipendenti dal collegamento con pareti trasversali e dalla presenza di elementi spingenti (coperture o volte) o di trattenimento (catene, travi ben collegate, cordoli). Questo meccanismo può portare a collassi imprevisti e rovinosi.

2° MODO: La muratura si danneggia lesionandosi a causa di sforzi tagliantigenerati da azioni agenti parallelamente al suo piano medio.

DANNO DI 2°MODO : Rottura a taglio nel piano.

DANNO DI 1°MODO : Ribaltamento fuori del piano.

Danno di 1° modo (A e B) e di 2° modo (C).

(da ANTONINO GIUFFRÉ, Sicurezza e conservazione dei centri storici. Il caso Ortigia, Laterza, Bari, 1993)

Questo meccanismo non porta in genere a collassi rovinosi perchéuna muratura di buona fattura presenta elevata “duttilità equivalente”, ovvero può subire spostamenti anche di notevole entità dopo l’apertura di fessure.


MECCANISMI DI 1°MODOI meccanismi di 1° modo corrispondono a valori di accelerazione del terreno in genere molto bassi, comunque minori a quelli richiesti per attivare meccanismi del 2° modo. È quindi necessario prima di tutto evitare meccanismi di 1° modo e poi controllare che l’eventuale attivazione di meccanismi di 2° modo non porti al collasso.

I valori dell’accelerazione che conducono ai meccanismi di 1° modo possono essere calcolati abbastanza semplicemente.Per un muro isolato si ha:

F = m x as

P = m x g

F/P = as/g = k � da normativa

F = m x as = m x k x g

VERIFICA A RIBALTAMENTO

F x h/2 < P x b/2 � F/P = k < b/h � b/h è detto moltiplicatore di collasso

Evitaremeccanismi di 1°modo

Tenere sotto controllo i meccanismi di 2°modo


L’elaborazione di abachi di forme di vulnerabilità tipicaper determinate classi di edifici èfinalizzata a cogliere e mettere in evidenza i tratti comuni esistenti tra i diversi danni realmente verificatisi sugli edifici; si formano così delle schematizzazioni atte ad individuare i tratti fondamentali del problema ed a semplificarne lo studio.

Abaco dei meccanismi di collasso delle chiese (da FRANCESCO DOGLIONI, Codice di pratica (linee guida) per la progettazione…, Bol. Uff. della Regione Marche, Ancona, 2000)

FORME DI VULNERABILITÀ TIPICA DELLE CHIESE


FORME DI VULNERABILITÀ TIPICA DELLE CHIESE

Rotazione fuori dal piano (meccanismo di 1° modo) a seguito di formazione di cerniere cilindriche con assi obliqui.


FORME DI VULNERABILITÀ TIPICA DEGLI EDIFICI IN AGGREGATO

Abaco dei meccanismi di collasso degli edifici (da FRANCESCO DOGLIONI, Codice di pratica (linee guida) per la progettazione…, Bol. Uff. della Regione Marche, Ancona, 2000)


Ribaltamento fuori piano (meccanismo di 1° modo) ver so l’esterno in presenza di vincolo in sommità.



Espulsione dell’angolata libera con formazione di effetto arco per il trattenimento in corrispondenza dei solai.



FORME DI VULNERABILITÀ SPECIFICALo studio delle forme di vulnerabilità specifica tende ad individuare quei fattori che costituiscono condizioni di debolezza (locale o diffusa) della compagine muraria e che possono quindi favorire l’attivazione di un meccanismo tipicoparticolare (tra quelli già individuati) o causarne di differenti. Lo studio della fabbrica dovrà essere mirato alla conoscenza degli aspetti strutturali, costruttivi e di degrado proprio dei materiali.

La letteratura individua sei classi di forme di vulnerabilità specifiche (1) relative a fattori collegabili a:

1. Modalità costruttive iniziali;

2. Processi di trasformazione edilizia;

3. Carenza di connessioni strutturali e difetti degli elementi di presidio esistenti;

4. Degrado strutturale e debito manutentivo;

5. Dissesti pregressi non sufficientemente riparati;

6. Interventi strutturali recenti eseguiti con tecniche moderne.

(1) Cfr. FRANCESCO DOGLIONI, Codice di pratica (linee guida) per la progettazione…, Bol. Uff. della Regione Marche, Ancona, 2000.

Le forme di vulnerabilitàtipica derivano da condizioni di debolezzalocale o diffusa.


FORME DI VULNERABILITÀ SPECIFICA

1. LEGATE ALLE MODALITÀ COSTRUTTIVE INIZIALI

1.1. Scarsa coesione muraria (assenza di diatoni; scarsa qualitàdel legante; paramento esterno e stipiti o architravi di porte efinestre in pietra squadrata non connessi al resto della muratura);

1.2. Elementi che riducono la sezione muraria (canne fumarie, pluviali o impianti interni alla muratura; nicchie; scale interne a murature di elevato spessore);

1.3. Soluzioni strutturali inadeguate (coperture o orizzontamenti spingenti; timpani o guglie svettanti; elementi strutturali snelli o con sezione inadeguata; travi che scaricano il loro peso su una sola parte di un muro a doppio paramento mal connesso);

1.4. Particolari distribuzioni delle aperture nelle murature (aperture troppo vicine a spigoli o tra loro; aperture non allineate).

Espulsione del paramento esterno per mancanza di coesione con quello interno.



2. LEGATE A PROCESSI DI TRASFORMAZIONE EDILIZIA

2.1. Connessione scarsa o assente tra strutture preesistenti e strutture aggiunte (corpi murari aggiunti a fianco di altri con connessioni inadeguate o assenti; sopraelevazioni non adeguatamente connesse);

2.2. Sottrazione di elementi e/o parti murarie (apertura di finestre; eliminazione di murature portanti con inserimento di archi o travi di scarico);

2.3. Soluzioni strutturali inadeguate (tramezzi o pilastri poggianti direttamente su volte o solai lignei);

2.4. Tamponamenti di aperture (tamponamenti di porte o finestre con pannelli murari non adeguatamente connessi ai margini delle aperture).



3. LEGATE A CARENZA DI CONNESSIONI STRUTTURALI E DIFETTI DEGLI ELEMENTI DI PRESIDIO ESISTENTI

3.1. Connessione scarsa o assente tra muri (connessione inadeguata tra muri disposti a T o a L);

3.2. Connessione scarsa o assente tra muro e copertura (appoggio delle travi limitato o concentrato; assenza elementi che garantiscano la continuità del lembo superiore del muro);

3.3. Connessione scarsa o assente tra muro e solaio (appoggio delle travi limitato; mancanza di vicolo allo sfilamento);

3.4. Inadeguato contenimento delle spinte (tiranti inadeguati per sezione, per dimensione o forma del capochiave, o per rottura; contrafforti inadeguati per posizione, forma, dimensione, problemi in fondazione o scarso collegamento con la parete presidiata).

Mancanza di connessione tra i muri: possibili schemi planimetrici.



4. LEGATE A DEGRADO STRUTTURALE E DEBITO MANUTENTIVO

4.1. Degrado dell’intonaco e dei giunti (disgregazione, distacco o mancanza dell’intonaco; disgregazione o mancanza dei giunti di malta);

4.2. Degrado degli elementi lapidei della muratura (il degrado proprio degli elementi lapidei –erosione, fessurazione per gelo-disgelo, esfoliazione, disgregazione…– tende a sommarsi ai danni statici creando un circolo vizioso);

4.3. Degrado di elementi lignei (dovuto a presenza d’acqua, aggressione biologica o microbiologica, danni da incendio non riparati);

4.4. Degrado degli elementi metallici (tiranti soggetti a fenomeni avanzati di ossidazione o corrosione).


LE FASI DEL PROGETTO DI MIGLIORAMENTO

1. Conoscenza dell’oggetto di studio.

2. Progetto di danno:

a. Esame del quadro fessurativo;

b. Esame delle forme di vulnerabilità specifiche;

c. Individuazione dei possibili meccanismi di collasso connessi alle forme di vulnerabilità tipica e loro adattamento al caso di studio;

d. Calcolo del moltiplicatore di collasso relativo a ciascuno dei meccanismi individuati.

3. Individuazione degli interventi atti a modificare i meccanismi di collasso previsti o a rendere più elevati i moltiplicatori. Ciascuna soluzione tecnica adottata dovrà rispondere ad una carenza individuata nel progetto di danno, evitando quindi interventi generici e aprioristici.


IL PROGETTO DEGLI INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO (1)

Nelle istruzioni del Ministero per i Beni Culturali e Ambientalidel 29 ottobre 1996, redatta dal Comitato nazionale per la prevenzione del patrimonio culturale dal rischio sismico recante le Norme tecniche per la redazione di progetti di restauro relativi a beni architettonici di valore s torico-artistico in zona sismica si afferma che:

«Le Operazioni tecniche di intervento sono di regola rivolte a singole parti del bene architettonico, nel quadro della indispensabile visione di insieme che ne estenda il beneficio all’intero manufatto edilizio».

Le norme tecniche indicano per i differenti elementi strutturaliche compongono la fabbrica gli interventi preferibili, quelli accettabili in mancanza di soluzioni alternative di equivalente sicurezza e quelli da evitare.

Norme tecniche per la redazione di progetti di restauro relativi a beni architettonici di valore storico artistico in zona sismica

Interventi mirati a singole parti della fabbrica, ma con l’intento di migliorarne complessivamente il comportamento



FONDAZIONI:

Premesso che:1. Si deve intervenire solo in presenza di dissesti;2. Si deve intervenire solo dopo un rilievo sistematico delle

fondazioni esistenti;3. Si deve mirare alla massima uniformità nelle condizioni

di appoggio.

Gli interventi che dovranno essere preferiti sono quelli si ampliamento della base fondale mediante sottomurazione. Interventi con micropali o altri interventi di consolidamento dei terreni potranno essere effettuati «solo ove non esistano valide alternative» e previa approfondita documentazione.

Ampliamento della base fondale con sottomurazione



FONDAZIONI:

L’appoggio dell’edificio sul terreno deve essere garantito anche durante l’esecuzione dei lavori: si deve procedere per cantieri e sottocantieri, puntellando man mano i muri soprastanti. Particolare attenzione deve essere rivolta alla sottomurazione delle connessioni tra muri (a croce ed a T).

«L’allargamento delle fondazioni non è efficace quando i cedimenti sono provocati da strati compressibili profondi , in quanto tale allargamento non modifica significativamente l’intensità delle pressioni oltre una certa profondità».

(G. CROCI, 2001)

(immagini tratte da: SISTO MASTRODICASA,

Dissesti statici delle strutture edilizie, Hoepli,

Milano, 1993)



FONDAZIONI:

In presenza di cedimenti localizzati la realizzazione di micropali potrebbe essere limitata alle zone interessate dal fenomeno, ma «questa soluzione può essere rischiosa, in quanto viene alterata la distribuzione delle rigidezze del complesso terreno-struttura […]; vi è il rischio che nel tempo si sviluppino nuovi cedimenti, seppur distribuiti diversa-mente». (G. CROCI, 2001)

Importante rispet-tare, anche nella realizzazione di micropali, il prin-cipio della ricerca della massima uni-formità di distri-buzione degli sforzi sul terreno: in presenza di cedimenti questi risulterebbero uni-formi)

(immagine tratta da: GIORGIO CROCI,

Conservazione e restaurostrutturale dei beni

architettonici, UTET, Torino, 2001)



SETTI MURARI:

«L’intervento deve mirare a far recuperare alla parete una resistenza sostanzialmente uniforme e una continuità nella rigidezza, anche realizzando gli opportuni ammorsamentiqualora mancanti».

INTERVENTI SUGGERITI:- Riparazione di lesioni (p.e. con la tecnica del cuci-scuci);- Eliminazione, ove necessario, di cavità (canne fumarie…);- Miglioramento delle caratteristiche di murature scadenti (ristilatura profonda dei giunti di malta, creazione di diatoni).

INTERVENTI SCONSIGLIATI:- Iniezioni di miscele leganti (effettuabili solo dopo avere verificato la compatibilità e la “iniettabilità” della muratura);- Cuciture armate;- Inserimento di elementi in conglomerato cementizio armato.

Cuci-scuci

Ristilaturaprofonda dei giunti

Inserimento di porzioni passanti di muratura in mattoni in breccia(da Giuffré)

Inserimento di diatoni in breccia(da Giuffré)



SETTI MURARI:

Il comportamento delle murature soggette ad azioni sismiche non è governato dalla resistenza della muratura stessa solo se la parete soggetta ad azioni ortogonali al proprio piano medio può essere assimilata ad un corpo rigido.Questa ipotesi è valida per murature ben apparecchiate, ovvero simili all’opus quadratum delle costruzioni romane.Nell’opus quatratumad un corso di conci di sposti di fascia (ortostrati) se ne alterna un altro di conci disposti di punta (diatoni).

(immagini tratta da: ANTONINO GIUFFRÉ,

Letture sulla meccanica…, cit. e GIORGIO CROCI,

Conservazione e restaurostrutturale…, cit.)

La muratura deve essere assimilabile ad un corpo rigido.

La monoliticità della parete consente il realizzarsi dell’effetto arco (o cupola) nello spessore.



(immagini tratte da: ANTONINO GIUFFRÉ, Letture sulla meccanicadelle murature storiche,

Kappa, Roma, 1991 e daFRANCESCO

GUERRIERI, Manuale per la riabilitazione…, Regione

dell’Umbria, DEI, Roma, 1999.)

SETTI MURARI

Muri a doppio paramento (eventualmente con “sacco”interno) senza diatoni, muri con giunti di malta erosi in profonditào fortemente disgregati e muri in pietra grezza o ciottoli hanno un comportamento molto peggiore: nel 1° caso la parete si comporta come due muri affiancati (moltiplicatore si dimezza); nel 2° si riduce il braccio del momento stabilizzante; nel terzo si sviluppano entrambi i fenomeni negativi.



Ammorsamentotrasversale mediante la

costruzione in breccia di

muratura di mattoni: s< 40 cm, da posizionare ove

conviene nelle zone di minore qualità (Giuffré)

(immagine tratta da: ANTONINO GIUFFRÉ,

Sicurezza e conservazionedei centri storici. Il caso di

Ortigia, Laterza, Bari, 1993)



Introduzione di diatoni artificiali in

breccia, ad interasse pari a 3 volte lo spessore del muro, armati con 4 ø8 e staffa

ø5 a spirale (Giuffré)






Introduzione di chiavi armate in

perforazione da 15 cm di diametro, ad

interasse non superiore ad 1 m, armati con 5 ø8 e staffa ø5 a spirale

(Giuffré)






PILASTRI E COLONNE:

INTERVENTI SUGGERITI:- Cerchiature e tassellature (al fine di aumentare la

resistenza a compressione);- Eliminazione delle spinte (al fine di avere compressione

uniforme).

INTERVENTI SCONSIGLIATI:- Inserimento di anime metalliche;- Precompressione;- Perforazioni armate;- Ogni intervento volto a conferire resistenza a taglio e flessione.

(immagine tratta da: SISTO MASTRODICASA,

Dissesti statici delle strutture edilizie, Hoepli,

Milano, 1993)



ARCHI E VOLTE:

INTERVENTI SUGGERITI:- Riparazione delle lesioni;- Inserimento di catene alle reni. Qualora non fosse possibile

inserirle alle reni sarà necessario fare verifiche specifiche dell’efficacia dell’inserimento in posizioni differenti per il contenimento delle spinte;

- Provvedimenti atti a ridurre le masse e a vincolare le deformazioni estradossali come frenelli o rinfianchi coerenti alleggeriti.

INTERVENTI SCONSIGLIATI:- Placcaggio estradossale (cappe in calcestruzzo armato).

Riparazione delle lesioni

Catene

Frenelli e rinfianchi alleggeriti



ARCHI E VOLTE:

L’utilizzo di frenelli (muricci estradossali) in muratura di mattoni pieni consente di ridurre le masse e quindi le sollecitazioni sismiche e di vincolare la deformazione delle volta.In corrispondenza di alcuni dei frenelli possono essere collocati dei tiranti.Gli spazi vuoti al di sopra della volta possono essere inoltre sfruttati per l’inserimento degli impianti.

(immagine tratta da: FRANCESCO GURRIERI,

Manuale per la riabilitazione e ricostruzione

postsismica degli edifici, DEI – Tipografia del Genio

Civile, Roma, 1999)

Riduzione delle masse e delle azioni sismiche

Controllo delle deformazioni del profilo della volta



ARCHI E VOLTE:

La disposizione di tiranti incrociati previene la deformazione della scatola muraria e quindi le sollecitazioni sulla volta.

(immagine tratta da: FRANCESCO GURRIERI,

Manuale per la riabilitazione e ricostruzione

postsismica degli edifici, DEI – Tipografia del Genio

Civile, Roma, 1999)



SOLAI:

INTERVENTI SUGGERITI:- Irrigidimento nel piano (dei tavolati in legno con un secondo

tavolato sovrapposto ortogonalmente al primo; dei solai con travetti in legno e pianelle o con putrelle e voltine o tavelloni con caldana armata alleggerita);

- Collegamento ai muri perimetrali di travi e solette;- Incatenamenti e collegamenti perimetrali puntuali;- Eventuale incremento della sezione resistente di travi in

legno in zona compressa.

INTERVENTI SCONSIGLIATI:- Cordoli in breccia;- Solai laterocementizi.

Irrigidimento nel piano

Incatenamenti e collegamenti ai muri perimetrali

Incremento della resistenza delle travi



SOLAI:

Le azioni causate dal terremoto generano nei setti murari sollecitazioni di taglio e flessione; gli elementi che maggiormente possono fornire resistenza a queste sollecitazioni sono le pareti dirette parallelamente all’azione del sisma.Siccome le azioni sismiche interessano tutti gli elementi in maniera proporzionale alla loro massa, è necessario trasferire le forze orizzontali agenti sull’edificio ai setti orientati parallelamente alla direzione del sisma.In presenza di azioni orizzontali il ruolo dei solai diventa quindi non solo quello di trasmettere alle strutture murarie i carichi verticali, ma anche quello di distribuire le azioni orizzontali.Per ottenere questo risultato è necessario che i solai abbiano una significativa rigidezza nel loro piano.

Per distribuire meglio le azioni orizzontali dovute al sisma

È necessario che i solai abbiano una significativa rigidezza nel loro piano.



SOLAI con travetti e tavolato ligneo:

I travetti forniscono collegamento in una direzione, nell’altra ènecessario disporre dei tiranti in piatto metallico inchiodati al tavolato. Per evitare che il tavolato abbia defor-mazioni angolari nel piano si dispongono delle biette a cavallo delle giunzioni delle tavole che vengono inchiodate ad ogni travetto.





Tavole connesse con 2 o 3 chiodi ogni travetto,

chiodi non allineati: soluzione CORRETTA.


Il tavolato esistente è reso solidale alle travi sottostanti e si sovrappone un secondo tavolatoopportunamente in-chiodato al primo.Ciascun tavolato ha una differente rigi-dezza nelle due direzioni (parallela ed ortogonale ai giunti) a causa del comportamento or-totropo del legno.


Chiodi in numero eccessivo ed allineati: soluzione scorretta.

(immagine tratta da: FRANCO LANER,

Tecnologia del recupero delle strutture lignee, Flap

Edizioni, Mestre, 2005)




Si sovrappone al tavolato esistente un graticcio ligneo formato da travetti giuntati a mezzo legno e connessi ai travetti inferiori con cavicchi (pioli) anch’essi in legno.

(immagine tratta da: FRANCO LANER,

Tecnologia del recupero delle strutture lignee, Flap

Edizioni, Mestre, 2005)




Si sovrappone al tavolato esistente una soletta in calcestruzzoresa collaborante con l’uso di connettori. La soletta deve essere collegata anche alle murature perimetrali.



SOLAI con pianelle in laterizio:

Si sovrappone al pianellato esistente una soletta in calcestruzzoresa collaborante con l’uso di connettori. La soletta deve essere collegata anche alle murature perimetrali.

(immagine tratta da: ARIO CECCOTTI,

MAURIZIO FOLLESA, MARCO PIO LAURIOLA,

Le strutture in legno in zona sismica. Criteri e

regole per la progettazioneed il restauro, CLUT,

Torino, 2005)

«per non indebolire la muratura il cordolo in c.a. èstato ricavato nello spessore del solaio stesso e per il medesimo motivo si sono preferiti gli staffoni trivellati alle […] code di rondine»



SOLAI con travi lignee:

Una particolare forma di vulnerabilità dei solai con orditure lignee èlegata alla possibilità di sfilamento delle teste delle travi dalle loro sedi. Per ridurre la vulnerabilità e collegare pareti tra loro parallele ènecessario realizzare l’ancoraggio nelle murature di tutte le travi principali e di alcuni dei travetti.






SOLAI con putrelle e voltine:

I solai con putrelle e voltine hanno una elevata vulnerabilitàsismica: in presenza di spostamenti dei muri paralleli alle putrelle le voltine possono facilmente collassare; è quindi necessario creare collegamenti tra-sversali tra i muri d’ambito.



Intervento sconsigliato:Solai laterocementizi con cordoli in breccia.

a) La realizzazione della breccia per l’inserimento del cordolo muta il regime statico della muratura causando la migrazione degli sforzi verso il paramento esterno;b) Il nuovo solaio grava esclusivamente sul paramento interno;c) In presenza di azioni sismiche il nuovo solaio spinge sul paramento esterno causandone l’espulsione.

(immagine tratta da: A. BORRI, A DE MARIA, Alcune considerazioni in

materia di analisi e di interventi sugli edifici in

muratura in zona sismica, in Atti dell’XI Congresso Nazionale “L’ingegneria

Sismica in Italia”, Genova 25-29 gennaio 2004)



TETTI:

INTERVENTI SUGGERITI:- Contenimento delle spinte;- Controventamento della falda;- Connessione degli elementi lignei tra loro ed alle murature

portanti (con elementi metallici);- Rafforzamento del punto di contatto tra muro e tetto con

cordoli-tirante in legno o acciaio –Giuffré propone anche cordoli murari armati– al fine di ripartire adeguatamente il carico del tetto sulle murature e di garantire una resistenza a trazione alla parte superiore del muro.

INTERVENTI SCONSIGLIATI:- Sostituzioni generalizzate;- Tetti in calcestruzzo armato, laterocementizi o altre

soluzioni a massa e rigidezza eccessiva;- Cordoli in c.a.

Contenimento delle spinte

Controventamento di falda

Collegamenti

Cordoli-tirante in legno, acciaio o muratura armata (da Giuffré)



TETTI:

Contenimento delle spinte e controventamento.






(immagine tratta da: MASSIMO MARIANI, Consolidamento delle strutture lignee con l’acciaio, DEI Tipografia del genio civile, Roma, 2004)

TETTI:

Un profilato ad L (o a C) può essere inserito lungo il perimetro dell’ambiente e collegato alla muratura con perforazioni inclinate armate con barre filettate.Questo profilo costituisce un appoggio per le teste dei travetti e la base per l’ancoraggio dei cavetti di controventamento.



(immagini tratte da: ANTONINO GIUFFRÉ,



TETTI:

Collegamento dei travetti alla trave di colmo con staffe metalliche e chiodi.La realizzazione di queste connessioni previene fenomeni di scivolamento dei travetti dall’appoggio sulla trave di colmo.






TETTI: La realizzazione di cordoli sommitali in muratura armataconsente: (a) di fornire una certa resistenza a trazione al lembo superiore del muro; (b) di realizzare un migliore collegamen-to della struttura del tetto con il muro; (c) di ripartire meglio il carico del tetto sul muro.



(immagini tratte da: ANTONIO BORRI,

ANDREA GIANNANTONI, ANDREA GRAZINI, Cordoli

di sommità realizzati con “laterizio lamellare” in FRP,

in Atti dell’XI CongressoNazionale “L’ingegneria

Sismica in Italia”, Genova25-29 gennaio 2004)

TETTI:La realizzazione di cordoli sommitali in costituiti da elementi forati in laterizio alternati a nastri di FRP (polimeri fibro-rinforzati) ha il vantaggio della ridotta invasività ed elevata leggerezza.



(immagine tratta da: FRANCESCO DOGLIONI,

Codice di pratica (lineeguida) per la progettazione

degli interventi diriparazione, miglioramentosismico e restauro dei beniarchitettonici danneggiati

dal terremoto umbro-marchigiano del 1997, Boll. Uff. della Regione Marche,

Ancona, 2000)

TETTI:

Cordolo sommitale reticolare in acciaio e doppio tavolato con listello ed isolante interposti.



INCATENAMENTI METALLICI:

«La pratica tradizionale di inserire catene e tiranti in metallova considerata, in via generale, come la risposta di maggior efficacia in funzione antisismica rispetto all’impatto causato sul manufatto, per cui si richiede che essa vada adottata sistematicamente».Si suggerisce di utilizzare barre tonde lisce in acciaio a bassa resistenza con capichiave esterni adatti a distribuire sufficientemente le sollecitazioni. I tiranti saranno posti ad ogni piano in corrispondenza dei muri portanti trasversali e collocati ai due lati dei muri stessi.Qualora fosse necessario collocare un tirante all’interno del muro (forandolo in direzione longitudinale) sarà inserito in guaina e non iniettato, per rendere “reversibile” l’intervento, consentire l’eventuale ripresa di tesatura ed evitare l’insorgenza di sollecitazioni indesiderate.

Capichiave esterni e sufficientemente grandi

Ad ogni piano due tiranti in corrispondenza di ciascun muro portante trasversale




A – Tirante doppio ai lati del muro trasversale: capochiave esternoprefabbricato in c.a., capochiave interno con profilo a C.B – Tirante sdoppiato per ancorarsi agli spigoli opposti del vano.C – Tirante in perforazione senza capochiave posteriore iniettato con malta cementizia (sconsigliato).







Ancoraggio all’interno del vano: in collegamento è ottenuto con una tavola lignea composta dotata di teste in lamiera ancorate nellamuratura.




Corso di Restauro architettonico – A.A. 2010-2011 Ing. Emanuele ZamperiniCorso di Restauro architettonico – A.A. 2010-2011 – Ing. Emanuele Zamperini

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Corso di Restauro architettonico – A.A. 2010-2011 Ing. Emanuele ZamperiniCorso di Restauro architettonico – A.A. 2010-2011 – Ing. Emanuele Zamperini

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miglioramento sismico degli edifici in muratura

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