Giuliano Vecchi – Marco Giovannelli
SOFTWARE INCLUSO
PRINCIPALI NORME DI RIFERIMENTO
Glossario (principali termini tecnico-normativi), F.A.Q. (domande e risposte sui principali argomenti), Test iniziale (verifi ca della formazione di base), Test fi nale (verifi ca dei concetti analizzati)
METODI E TECNICHE DI INTERVENTO PER EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA PORTANTE
AGGIORNATO ALL’ORDINANZA C.D.P.C. 20 FEBBRAIO 2013, N. 52 RELATIVA AI CONTRIBUTI PER GLI INTERVENTI DI PREVENZIONE DEL RISCHIO SISMICO
CONSOLIDAMENTOSTRUTTURE
IN MURATURA
soletta/massetto
tavolato
tirante in acciaio
muratura portantein pietra
capo
chia
vein
acc
iaio
trave in legno
pavimento
Giuliano Vecchi, Marco GiovannelliCONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
ISBN 13 978-88-8207-542-2EAN 9 788882 075422
Manuali, 152Prima edizione, maggio 2014
Vecchi, Giuliano <1972->
Consolidamento strutture in muratura / Giuliano Vecchi, Marco Giovannelli. – Palermo : Grafill, 2014.(Manuali ; 152)ISBN 978-88-8207-542-21. Strutture in muratura – Consolidamento. I. Giovannelli, Marco <1972->.693.1 CDD-22 SBN Pal0266342
CIP – Biblioteca centrale della Regione siciliana “Alberto Bombace”
© GRAFILL S.r.l.Via Principe di Palagonia, 87/91 – 90145 PalermoTelefono 091/6823069 – Fax 091/6823313 Internet http://www.grafill.it – E-Mail [email protected]
Tutti i diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica e di riproduzione sono riservati. Nessuna parte di questa pubblicazione può essere riprodotta in alcuna forma, compresi i microfilm e le copie fotostatiche, né memorizzata tramite alcun mezzo, senza il permesso scritto dell’Editore. Ogni riproduzione non autorizzata sarà perseguita a norma di legge. Nomi e marchi citati sono generalmente depositati o registrati dalle rispettive case produttrici.
Finito di stampare nel mese di maggio 2014presso Officine Tipografiche Aiello & Provenzano S.r.l. Via del Cavaliere, 93 – 90011 Bagheria (PA)
Il presente volume è disponibile anche in versione eBook (formato *.pdf) compatibile con PC, Macintosh, Smartphone, Tablet, eReader.Per l’acquisto di eBook e software sono previsti pagamenti con conto corrente postale, bonifico bancario, carta di credito e paypal. Per i pagamenti con carta di credito e paypal è consentito il download immediato del prodotto acquistato.
Per maggiori informazioni inquadra con uno smartphone o un tablet il codice QR sottostante.
I lettori di codice QR sono disponibili gratuitamente su Play Store, App Store e Market Place.
a Valeria e Lorenzo
V
INDICE
PREFAZIONE .............................................................................................................. p. 1
1. IL MATERIALE MURATURA ........................................................................... ˝ 31.1. Introduzione ................................................................................................. ˝ 31.2. Laclassificazionedelletipologiemurarie ................................................... ˝ 31.3. Lecaratteristichemeccanichedellamuraturaingenere .............................. ˝ 71.4. Lecaratteristichemeccanichedellemuratureesistenti
secondo le NTC 2008 e relative circolari attuative ...................................... ˝ 131.5. Conclusioni .................................................................................................. ˝ 18
2. CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE E MORFOLOGICHE DEGLI EDIFICI IN MURATURA ..................................................................... ˝ 192.1. Introduzione ................................................................................................. ˝ 192.2. Edificiinmuraturadellaprimaclasse.......................................................... ˝ 202.3. Edificidellasecondaclasse.......................................................................... ˝ 30
2.3.1. Edificidellasecondaclasseconparetibenammorsate ................. ˝ 372.3.2. Comportamentonelpianodellaparete ......................................... ˝ 38
2.3. Edificidellaterzaclasse ............................................................................... ˝ 422.4. Conclusioni .................................................................................................. ˝ 46
3. I DISSESTI NEGLI EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA .......................... ˝ 473.1. Introduzione ................................................................................................. ˝ 473.2. Lesionidaschiacciamento ........................................................................... ˝ 473.3. Lesioni di distacco ....................................................................................... ˝ 533.4. Dissesti dovuti alle spinte ............................................................................ ˝ 573.5. Dissestidovutiacedimentiinfondazione ................................................... ˝ 593.6. Dissestidovutialleazionisismiche ............................................................. ˝ 63
3.6.1. MeccanismidiImodo ................................................................... ˝ 633.6.2. MeccanismidiIImodo ................................................................. ˝ 69
4. GLI INTERVENTI CLASSIFICABILI COME MIGLIORAMENTO O ADEGUAMENTO SISMICO .......................................................................... ˝ 764.1. Introduzione ................................................................................................. ˝ 764.2. Miglioramentosismico ................................................................................ ˝ 784.3. Adeguamento(omiglioramento)sismicoottenutopassandodaun
meccanismodiImodoadunodiIImodo .................................................. ˝ 86
VI CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
4.4. Adeguamentosismico .................................................................................. p. 934.5. Ulterioriinterventichepossonoconsentirediraggiungereil
miglioramentool’adeguamentosismicodiunastrutturaesistente ............. ˝ 984.5.1. Cambiodeicarichiagentidasollecitantiaresistenti ................... ˝ 984.5.2. Modificadellamuraturaportanteordinariainmuraturaarmata .. ˝ 994.5.3. Inserimentodinuovestrutture ..................................................... ˝ 994.5.4. Incrementodellacapacitàaggregantedellemassemurarie ......... ˝ 994.5.5. Isolamentosismicoallabase ........................................................ ˝ 100
4.6. Conclusioni .................................................................................................. ˝ 100
5. GLI INTERVENTI CLASSIFICABILI COME LOCALI ............................... ˝ 1025.1. Introduzione ................................................................................................. ˝ 1025.2. Inserimentodinuovestrutturecollegateall’esistente.................................. ˝ 1035.3. Aperturadinuovivaninellamuraturaportante ........................................... ˝ 1055.4. Rifacimentodisolaidiinterpianoodicoperturaconcordolosommitale ... ˝ 109
5.4.1. Caso n. 1 ....................................................................................... ˝ 1145.4.2. Caso n. 2 ........................................................................................ ˝ 118
5.5. Incatenamentimetallici ................................................................................ ˝ 1225.6. Rifacimentoarchitraviconprofilimetallici ................................................. ˝ 1255.7. Realizzazionedibalconi,grondeesbalzi .................................................... ˝ 1275.8. Perforazioniarmatenellecrocidimuroescuciecucilocale .................... ˝ 1285.9. Conclusioni .................................................................................................. ˝ 129
6. FONDI PER IL RISCHIO SISMICO ................................................................. ˝ 1306.1. Introduzione ................................................................................................. ˝ 1306.2. OrdinanzadelC.D.P.C.20febbraio2013,n.52(Contributipergli
interventidiprevenzionedelrischiosismicoperl’anno2012) ................... ˝ 1316.3. Ilcalcolodelpunteggioperlaprioritàdiinterventosugliedificiprivati .... ˝ 1406.4. Esempiopratico ........................................................................................... ˝ 1416.5. Conclusioni .................................................................................................. ˝ 142
APPENDICE A – NATURA DEI TERREMOTI ...................................................... ˝ 144
APPENDICE B – CLASSIFICAZIONE SISMICA STORICA .............................. ˝ 150
APPENDICE C – PIANO RIGIDO E PIANO DEFORMABILE........................... ˝ 157
APPENDICE D – LA LEGGE DI HOOKE .............................................................. ˝ 163
INSTALLAZIONE DEL SOFTWARE ALLEGATO ............................................... ˝ 166Introduzione ................................................................................................................... ˝ 166Requisitiminimihardwareesoftware ........................................................................... ˝ 166Downloaddelsoftwareerichiestadellapassworddiattivazione ................................. ˝ 166Installazioneedattivazionedelsoftware ....................................................................... ˝ 167
1
PREFAZIONE
Iltestoèrivoltoatutticolorochevoglionoapprofondirelaconoscenzadegliedificiinmura-turaportante,tracuicertamenteiprofessionistidelsettorecivile(ingegneri,architetti,geometri,peritiediliecc.)enascedallavolontàdiduecolleghiprimauniversitariepoiprofessionalichehannomaturatoesperienzanelsettore,echehannovolutorileggereinchiavecriticaildelicatoesemprepiùattualeargomentodegliedificiesistentiinmuraturaportante.Illibroèstatoconce-pitoperfornireachiunquelenozionibaseperesaminarelecaratteristichecostruttivedellevarietipologiediedifici(capitoli1e2)eperesaminareecercaredicapirelepossibiliinsorgenzediquadrifessurativi(capitolo3).Inparticolare,conriferimentoaquestiultimi,èstatafocalizzatal’attenzionesullevarietipologiedilesionipossibili,alfinedicapireilmotivodellaloropresen-zaedindividuareilcriteriopiùappropriatodiinterventodiconsolidamentochesipuòeseguiresulla struttura.
Infinesonostateesaminatelevarietipologieprevistedallanormavigenteperinterventolo-cale,miglioramentooadeguamentosismico,conloscopodicercaredicapirequalisianoicasiincuilostessopossaessereclassificatocomelocaleenon“globale”,ovveroicasiincuil’in-terventostrutturalecomportiunasostanzialemodificadelcomportamentodell’edificioneicon-frontidelleazionisismiche.Questadistinzioneèmoltoimportante,nonsolodallatoanalitico-computazionale,infattigliinterventidimiglioramentoeadeguamentoprevedonol’esecuzionedell’analisisismica(lineareononlineare)dell’interastrutturainoggetto,maanchedalpuntodivistadell’iteramministrativo,infattiperl’interventoclassificatodalD.M.14gennaio2008come“locale”nonèobbligatorialaredazionedelcollaudostatico(capitoli4e5).
Infinevienededicatouninterocapitoloall’esamedell’OrdinanzadelCapodelDipartimentodellaProtezioneCiviledel2014,cheprevedelostanziamentodifondiperlamitigazionedelrischiosismicodelpatrimonioimmobiliareesistentecheincludeanchegliedificiprivati.
DopoilterremotochehacolpitolaRegioneAbruzzoil6aprile2009,èstatoemanatoilD.L.n.39del28aprile2009,ilquale,all’articolo11,prevedeunfondoperilfinanziamentodiinter-ventidimitigazionedelrischiosismicosututtoilterritorionazionale.
Laspesaautorizzataèdi44milionidieuroperl’anno2010,di145,1milionidieuroperil2011,di195,6milionidieuroperciascunodeglianni2012,2013e2014,di145,1milionidieuroperl’anno2015edi44milionidieuroperil2016perunacifracomplessivadiquasiunmiliardodieuro.
L’attuazionedelfondoèaffidataalDipartimentodellaProtezioneCivileedèregolataattra-versoordinanzedelPresidentedelConsigliodeiMinistri,tracuilaprimaèstatal’OrdinanzadelCapodelDipartimentodellaProtezioneCivilen.52del2013,pubblicatanellaGazzetta Ufficiale il28febbraio2013,relativaaifondiperl’annualità2013,epoila2014,cheregolalemodalitàdifinanziamentodegliinterventidimitigazionedelrischiosismicoriguardantiancheilfinanzia-mentodiinterventisuediliziaprivata.
2 CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
Perl’accessoalcontributooccorrepresentareunadomandapressoilComunediappartenen-zacheharedattoilrelativobandoedovedevonoessereindicatelecaratteristichedell’edificioelatipologiadiinterventochesichiedevengafinanziato.Sullabasedelleinformazionireperibilidataledocumento,leRegionistilanounagraduatoriadiprioritàperl’erogazionedeifinanzia-menti.Nelcasoincuivengaconcessoilcontributo,ilbeneficiariodeveprovvedereafarredigereunprogettodiristrutturazione,coerenteconlarichiestapresentata,entroilterminedinovanta giorni pergli interventi di rafforzamento locale edicentottanta giorni pergli interventi dimiglioramentosismicoodemolizioneericostruzione.Lasceltadellatipologiadiinterventoin-dicatanelladomandavafattaconmoltacautelainquanto,qualorailprogettononrisulticoerenteconlarichiesta,nelcasodiinterventocheaumentilasicurezzadellacostruzione,larelativamag-giorespesarispettoalcontributoassegnato,rimaneacaricodelsoggettoproponente,invecenelcasodiinterventoindiminuzionedellasicurezza,laRegioneprocedeallarevocadelcontributoconcessoedallacancellazionedelsoggettodallagraduatoria.
Perlacompilazionecorrettadelladomandaèopportunoalloracheilprivatosiaassistitodaunprofessionistacheabbiadellespecifichecapacitàcheglipermettanodicapirequalesia latipologiapiùopportunadiinterventonell’edificioinoggetto,senzapreliminarmentealcuntipodiindagine,masoloaseguitodiunesamevisivodellastruttura.
3
CAPITOLO 1
IL MATERIALE MURATURA
❱❱ 1.1. IntroduzioneIlmateriale“muratura”èsostanzialmenteunmaterialecomposito,oaggregatopiùomeno
organizzato,dielementi resistenti lapidei tenuti insiemedaun legante, lamalta, ingeneredicalceocementizia.
Lamuraturasipuòpresentareinmolteforme,tipologieetecnichediversechepossonoesseredistinteinfunzionedidiversiaspetti:
– secondoilmaterialelapideoutilizzatoediltipodimalta; – secondolamodalitàdiassemblaggiodeicomponenti; – secondol’epocastoricadirealizzazionedelmanufatto; – secondol’areageograficadiappartenenza(tuttelemuraturevenivanorealizzateconilmaterialecheerapiùfacilmentereperibilenellevicinanzedellazonadirealizzazionedelmanufatto).
Sullabasedi talicriteri, sipossono individuareunaquantitàelevatadi tipologiemurarie,pertantoèopportunocercaredistabiliredeicriterichepermettanodiclassificarelevarietipolo-giemurarieindeterminatecategoriecheabbianodellecaratteristichecomunidalpuntodivistadelleproprietàmeccaniche,alfinedicreareunacatalogazionechesialapiùsemplicepossibile.
❱❱ 1.2. La classificazione delle tipologie murarieLeprimeclassificazionidellamuraturarisalgonoaiprimianni’80,periodoincuiterremoti
delFriuliedell’Irpinia,risvegliaronol’interessedellacomunitàscientificaversoquestomate-rialeimportante.
Ineffettifinoadallora,nonostantelamuraturafosseunodeipiùantichimaterialidacostru-zione,iprincipidell’Ingegneriastrutturaleequindilenormativetecnichechesiandavanosvilup-pandononsenesonooccupate,dandopiùimportanzaall’acciaioedalcementoarmato,inquantorispecchianomaggiormenteicriteridellaScienzadelleCostruzioni.
Unaprimadistinzionesibasavaprincipalmentesudueelementi: – iltipodimaterialelapideoutilizzato(pietradura,pietrateneraelaterizi); – latecnologiadiposainoperadeglielementielalorodisposizioneall’internodelpara-mentomurario(irregolare,semiregolare,regolare).
Cosìfacendosiottennerocircaunadecinaditipologiemurariechecontemplavanoanchelemu-raturemodernerealizzateconblocchidicalcestruzzopieniesemipieni,eblocchidilateriziforati.
Quellocheèinteressanteosservareècheperlemurature,percosìdire“antiche”,laclassifi-cazionepuòesserericondottacomunqueatretipologie:
1) muratura irregolare,costituitadaelementiinformi,chesipossonopresentareocomeciottolidifiume,dipiccoleomediedimensioni,levigatieconspigolidallaformade-
4 CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
cisamentearrotondata(provenientidallealluvioniodalettiditorrentiefiumi)ocomescapolidicava,scaglie,etc.;
2) muratura sbozzata o semi-regolarecostituitadaelementisommariamentelavorati,daltagliononperfettamentesquadrato,chesipresentanoinformapseudo-regolare;
3) muratura regolare,realizzataconelementidaltaglioregolarequasiperfettamentesqua-drato,qualevieneconsentitodaltufoedatalunepietre,nonchénaturalmentedallaterizio.
Passandodallemurature irregolari a quelle più regolari,migliora il comportamento dellestesseneiconfrontidellaresistenzaalleazioniorizzontalisismiche,nonchélelorocaratteristichemeccaniche.
Infatti lamuraturadipeggiore fattura, conelementipoco lavorati,molto spessoa spigoliarrotondati,oproprioconformaarrotondata,puòprodurreglieffettiriportatiinfigura1.1,ossiaincasodieventosismicosipuòarrivarealladisgregazionedelparamentomurariochequindipuòperderelasuamonoliticità(mentreperisolicarichiverticaliquestodinormanonsuccede).
Perevitaretalefenomenoinrealtà,nonostantelafatturadellamuratura,potrebbebastarelapresenzadiqualchecollegamentotrasversale,edilmuro,duranteoappenadopol’eventosismi-co,anchesecrolla,puòconservarelasuaconfigurazionegeometricaemonolitica.
Figura 1.1
Analizzandolasezioneverticaledimuricondiversospessore,marealizzaticonpietredellastessapezzaturasipossonootteneredellemuraturecondiversicomportamenti.Conriferimentoallafigura1.2,sivedechenelcasodelmurodispessoreS1,lepietreprendonopraticamentetuttolospessore,quindisihaunamuraturasicuramentemonolitica.AumentandolospessoreaS2o
1. IL MATERIALE MURATURA 5
S3,invece,eccocheilmurodiventaadueparamenti,ottenendounaveraepropriamuraturaasacconelcasodelmurodispessoremaggiore(S3).
Figura 1.2
Questo significa che in uno stesso edificio, se si riscontranomuri di diverso spessore, sipotrebberoaveremuratureconcaratteristichemeccanichediverseanchesesonorealizzateconelementilapideidellastessafatturaedimensioni.
Unmiglioramentosipuòsicuramenteaveresesonopresentiditantointantodei“diatoni”,os-siadeglielementidicollegamentotrasversale,oppureancoramegliodellelistatureinmattonipieni;infatti se iparamentidelmurosonobencollegati,essoconserva formaemonoliticità,edhasicuramenteuncomportamentomiglioreneiconfrontidelleazioniperpendicolarialsuopiano.
Figura 1.3
6 CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
NelcasoAdellafigura1.3,ilmurosicomportacomeuncorporigidoequindisiavràilmas-simodelmomentodelleazionistabilizzanti:
MS =W ⋅b2
NelcasoB,ilmurosiseparaindueedilmomentostabilizzantediminuisceancheseilpesoèlostessoinquantodiminuisceilbraccio:
MS = 2 ⋅W2⋅b4=W ⋅b
4
Seinveceunparamentosisgretola,casoC,lasituazionepeggioraancoradipiù:
MS =W2⋅b4=W ⋅b
8
QuindipassandodalcasoAalcasoC,ilmomentostabilizzantesiriducedi¼.Lacosachemaggiormentevieneinfluenzatadallaqualitàetessituramurariaèlaresistenza
alleazioniortogonalialpianodellaparete.In lineagenerale lavorando conpietre tenere (tufo, calcarenite) è più facile ottenere dei
pezzisquadrati,mentrecon lepietredure iconciavrannounaformapiùarrotondataperchésonomenolavorabili.
Inquestosecondocaso,seilmuroècostituitodapietrepiccoleedirregolari,negliangolidinormavenivanousatideipezzispecialiconpezzaturamaggioreechesoprattuttoeranosquadratiperpermetterelamiglioreconnessionepossibiletramuriortogonali.
Attualmente,laclassificazionecheèriportatasullenormetecnicheperlecostruzioniD.M.14gennaio2008,omegliosullasuaCircolareesplicativan.617/2009,comeabbiamogiàvistoperlealtreinprecedenza,siriferiscesostanzialmentealtipodielementilapideiutilizzati,edinparticolareallivellodilavorazionedeglistessi,nonchéallacuradellaloroposainopera(siparlainfattidimuraturadisordinataoconbuonatessitura):
Tipologia di muraturaA Muraturainpietramedisordinata(ciottoli,pietreerraticheeirregolari)B Muraturaaconcisbozzati,conparamentodilimitatospessoreenucleointernoC MuraturainpietreaspaccoconbuonatessituraD Muraturaaconcidipietratenera(tufo,calcarenite,ecc.)E MuraturaablocchilapideisquadratiF MuraturainmattonipieniemaltadicalceG Muraturainmattonisemipieniemaltacementizia(es.:doppioUNIforatura≤40%)H Muraturainblocchilaterizisemipieni(perc.foratura<45%)I Muraturainblocchilaterizisemipienicongiuntiverticaliasecco(perc.foratura<45%)L Muraturainblocchidicalcestruzzooargillaespansa(perc.foraturatra45%e65%)M Muraturainblocchidicalcestruzzosemipieni(perc.foratura<45%)
1. IL MATERIALE MURATURA 7
Latabellaprecedentesipuòidealmentedividereindueparti:1) lecategoriedaAadFsiriferisconoamuraturepiùantiche;2) lecategoriedaGadMsonomuraturenatenell’ultimosecolo.Perlemuratureanticheabbiamoquindiseitipologiechesipossonoridurreanchea3(A,Be
C)inglobandoleD,EedFnellacategoriaC(passandodaAaCsihannodellemuraturesempremigliori):
– nella categoriaA rientrano leMurature Irregolari, ossia quelle realizzate con pietrepiccole(inrelazioneallospessoredelmuro),asaccoemaleintessute;
– nellacategoriaBrientranoleMurature Semi-Regolari,chesonoquellerealizzateconconcisbozzati,asaccocondiatoni,benintessute;
– nellacategoriaCrientranoleMurature Regolari,realizzateconpietraaspaccoepietretenere,conlequalipossoottenereconcipiùregolari,ebuonatessitura.
Insostanza,quandocisitrovadifronteadunamuraturaantica,dobbiamocercaredicapireselastessaèriconducibileadunamuraturairregolare,semiregolareoregolare,perchéquestacaratteristicainfluenzadirettamentelaresistenzaacompressioneeataglio.
❱❱ 1.3. Le caratteristiche meccaniche della muratura in genereLamuraturaècostituitadaduecomponenti,glielementilapideielamalta,conlacaratteri-
sticachequalunquesialasuatipologia,regolareoirregolare,hasempreunaresistenzaacom-pressionedigranlungamaggioredellaresistenzaatrazioneedataglio.
Laresistenzaatrazioneèbassamanonnulla,comunquenelleapplicazioninumerichecon-vienesempretrascurarla.Questofatto,osservandoletipologiestrutturaliadottateneltempoperlecostruzioniinmuratura,sembranotodasempre,infattisonosempredisposteinmodochelasollecitazionedominantesiaquelladicompressione.
Lacostruzioneinmuraturaèsemprecostituitadaelementistrutturalimoltoestesi,collegatitraloroaformaredellestrutturescatolari,inmodochelascarsaresistenzaatrazioneèaiutatadalpesodellamuraturastessaadottandounasortadiprecompressionenaturale(unmuroresisteatrazionefinoaquandolaforzaditrazionenonsuperailpesodelmuro).
Laconseguenzadiciòècheinunedificioinmuratura,quasitutteleparetidevonoesserepor-tantiesolopocherimanentipossonoesserecostituitedatramezzi.Ciòdifferenzianotevolmenteunastrutturamodernadaunastrutturainmuratura,infattiinunacostruzioneinmuraturagranpartedelpesoèdovutoallastruttura,mentreinunastrutturaintelaiataincalcestruzzoarmatooinacciaioilpesoproprioèbenpocacosarispettoaicarichiportati(permanentinonstrutturaliecarichivariabili).
Laconseguenzadirettadellanonresistenzaatrazione,èchenecessariamentelacurvadellepressionideveessere internaallastrutturaper far sicheci siaovunqueunasollecitazionedicompressione,campoincuilamuraturarispondeingenereinmodosoddisfacente.
Vediamoalloradacosaèinfluenzatalaresistenzaacompressionedellamuratura;èunma-terialeformatodadueelementipertantoiniziamopreliminarmenteadoccuparcidellaresistenzadeisuoicomponenti,ossiadeglielementilapideiedellamalta,poivedremocomecombinarequestedueresistenzeperottenerequelladellamuratura.
8 CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
Laresistenzadellapietrasipuòvalutarefacendodelleprovedicompressionesuproviniri-cavatidallaroccia,ilrisultatoèriportatonellasottostantetabellaincuisivedechelaresistenzadellevariepietredacostruzioneèmoltovaria,infattisipassadai70kg/cm²deltufoaglioltre3.000kg/cm²deibasalti;iduevaloridifferisconoquindidiquasi2ordinidigrandezza(102).
Rocce Resistenza a compressione fc (MPa)
Resistenza a trazione ft (MPa) ft / fc
Graniti 163 3,7 1/40Porfidi 191 6 1/30Trachiti 150 3,6 1/40Tufi 7 0,8 1/10Calcari 84 5 1/20Dolomie 110 2,1 1/50Arenarie 79 1,9 1/40Marmo 111 4 1/30Serpentino 156 8 1/20Basalti 324 8 1/40
Seguardiamoinvecelaresistenzaatrazionesinotachelavariabilitàsiattenuamoltissimo,infattiperleroccepiùtenereilrapportotralaresistenzaatrazioneequellaacompressioneècircaundecimo;manmanocheaumentalaresistenzaacompressioneilrapportosiabbassafinoadarrivareaduncinquantesimoperlapietrapiùresistenteacompressione.Nonesistequindiunaproporzionalitàdirettatralaresistenzaacompressioneequellaatrazione.
Passiamooraallamalta;ilD.M.14gennaio2008prevedecheleprestazionimeccanichediunamaltasianodefinitemediantelasuaresistenzamediaacompressionefm.LacategoriadiunamaltaèdefinitadaunasiglacostituitadallaletteraMseguitadaunnumerocheindicalaresisten-za fmespressainMPa.InparticolaresonoprevistediverseclassidiresistenzadaM2,5aM20.Sipassadamaltecementizieconresistenzadi20Mpa(200kg/cm²)amaltedicalceconresistenzaacompressionedi2,5MPa(25kg/cm²).
Ovviamentetuttoquestoèriferitoamaltenuove,questosignificacheunedificionuovoinmuraturanonpuòesserecostruitoconunamaltaconresistenzainferiorea25kg/cm².
Seosserviamodimalteesistentio“antiche”sipuòtranquillamenteasserirechehannounaresistenzainferiorea2,5MPa,inquantosonomaltedicalceidraulicaopozzolanica,conresi-stenzamediaacompressionechepuòvariaretra10e20kg/cm².
Vediamoora come siottiene la resistenzaa compressionedellamuratura comematerialecomposito,partendodaquelladeisuoicomponenti,tenendocontochesonostatemesseapuntodelleteoriechesibasanosulleosservazioniqualitativediquellocheaccadenellarealtà.Allabasediquesteformulazionicisonoleipotesidicomportamentolinearedeimaterialiedi“per-fettaaderenza”tramattoneemalta.
Alivelloqualitativo,conriferimentoaldiagrammadifigura1.4,sivedechelamuraturahauncomportamentointermediotraquellodeglielementiequellodellamalta.Sappiamoinoltrechequandolamuraturasirompeacompressione,sicreanodellefessureverticali,ossianellastessadirezionedelcaricoinquantonascononelladirezioneortogonaleaquelladelcarico,delletensioniditrazione.Fissiamol’attenzionepersemplicitàsuunamuraturadimattoni.
1. IL MATERIALE MURATURA 9
Figura 1.4
Letensioniditrazionenelladirezioneortogonalealcariconasconoacausadelleinterazionitralamaltaedilmattone.Questeinterazionisonodovutealfattochelamaltahaunadeforma-bilitàmaggiorediquelladeiblocchi.Selamaltafosseliberadiscorreresuquesti,tenderebbeadaveredelledeformazioniorizzontalimaggioripereffettodelminoremoduloelasticoedeldiversocoefficientediPoisson(Fig.1.5).
Figura 1.5
Questedeformazionisonoperòimpeditedall’attritotramaltaeblocchichesimanifestanocontensionitangenzialial’interfacciamalta-bloccocheripristinanolacongruenzadelledefor-
10 CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
mazionitraimateriali(Fig.1.6).Questetensionitangenzialirisultanoesseretensioniorizzontalidicompressionenellamalta(cheneincrementanolaresistenzaacompressioneinquantosicre-anoperlamaltadelleazionidiconfinamento)etensioniorizzontaliditrazionesuiblocchi(chenediminuisconolaresistenzaacompressione).
Questo spiega ilmotivoper ilquale lamuraturahauna resistenza intermedia tramaltaeblocchi.
Figura 1.6
Sullabasediquantodettoinprecedenza,sipuòricavareunarelazionecheesprimeilvaloredellatensioneditrazionesuiblocchiechedipendedalrapportotraimodulielastici,daicoef-ficientidiPoissonedalrapportotraglispessorideiblocchiedelgiuntodimalta.Inparticolarenotiamochemaggioreèlospessoredellamalta,maggioresaràlatrazionesuiblocchi.
Questeformulazionivengonopropostealsoloscopodifarcapirequalisonoiparametricheinfluenzanolaresistenzaacompressionedellamuraturaepertrarre,comeverràpropostonelseguito,delleconclusionialivelloqualitativo.
σ tb =α(υm −βνb)
1+αβ −υm −αβυbσcb
Dove:α = tm/tb èilrapportotralospessoredelgiuntodimaltatmelospessoredelbloccotb;β = Em/Eb èilrapportotraimodulielasticidellamaltaEmedeiblocchiEb;νm ècoefficientediPoissondellamalta;νb ècoefficientediPoissondeiblocchi.
1. IL MATERIALE MURATURA 11
Aquestopuntosifissanodeicriteridiresistenzaperiblocchieperlamalta,chetenganocon-todelconfinamento,nelcasodellamalta,edellapresenzadellatrazioneindirezioneorizzontalenecasodeiblocchi(nonsiamoincondizionidicompressionemonoassiale).
Per i blocchi
σcbfcb+ σ tbλ fbc
≤1
Per la malta
σcfmc
−4,1σcmfmc
≤1
Dove:fbcèlaresistenzaacompressionedeiblocchi;λfbc = fbtèlaresistenzaatrazionedeiblocchiespressacomepercentualediquellaacompres-
sione;fmcèlaresistenzaacompressionedellamalta.
Combinandoiduecriteridirotturasiarrivaadunaformulazionecheesprimelaresistenzaacompressionedellamuraturatenendocontodituttiiparametriingioco.
L’Eurocodice6proponeunaformulazionesemiempiricadellaresistenzacompressionedellamuratura,inquantoquestaèinfluenzatadavarifattoriempiricicomeigiuntiverticali,latessi-turadeglielementi,l’esecuzionedellamaltaelaqualitàdeigiunti.
fk = K fb0,65 fm0,25
Dove:fk èlaresistenzaacompressionedellamuratura;fb èlaresistenzaacompressionedeiblocchiinMPa;fm èlaresistenzaacompressionedellamaltainMPa;K èlacostantetabulatainfunzionedeltipodiblocchi.
Sipossonoquindi trarredelle conclusionidaqueste teorie che abbiamoesposto inmodoqualitativo:
– laresistenzaacompressionedellamuraturaaumentaall’aumentaredellaresistenzadeicomponenti,mainmodononproporzionale:seraddoppialaresistenzadellamaltanonraddoppialaresistenzadellamuratura;
– selamaltaèbuona,l’aumentodiresistenzadeglielementifaaumentarevelocementelaresistenzadellamuratura,cosachenonsuccedeinvececonmaltascadente;
– laresistenzadellamuraturaaumentamoltopiùlentamenteall’aumentaredellaresistenzadellamalta,aparitàdiresistenzadeglielementi;
12 CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
– laresistenzadellamuraturadiminuisceall’aumentaredelladimensionedeigiuntiacausadell’aumentaredelletensionidiconfinamento,equestoètantopiùveroquantopiùsca-denteèlamalta.
Laformulazioneriportatanell’Eurocodice6tienecontopropriodiquestifattorimentrenellanormaitalianaalpostodellaformulazionematematicac’èunatabellacherispecchiaesattamentequanto illustrato sino ad ora.
Resistenza caratteristica a compressione fbk dell’elemento
Tipo di maltaM15 M10 M5 M2,5
2 1 1 1 13 2.2 2.2 2.2 25 3.5 3.4 3.3 37.5 5 4.5 4.1 3.510 6.2 5.3 4.7 4.115 8.2 6.7 6 5.120 9.7 8 7 6.130 12 10 8.6 7.2≥40 14.3 12 10.4 /
Tabella estratta dalle NTC 2008 e relativa ai valori di fk per murature in elementi naturali (valori in N/mm²)
Guardandolatabellaperrighe,seprendodeglielementiscadenti(2,3,5MPa),qualsiasitipodimaltausicomelegante,nonhoincrementisignificatividiresistenzadellamuratura.Solosehodeglielementilapideibuoni(>7.5MPa)alloralaresistenzadellamaltainfluenzalaresistenzadellamuraturainmodosostanziale.
Guardandolatabellapercolonneinvecevediamocheselamaltaèbuona(M15),aumentan-dolaresistenzadell’elementopassoda1a12MPa,mentreselamaltaèscadenteM2.5,passoda1a7MPa,conmaltascadentehounavariazioneminoredellaresistenzadellamuratura.
Quindiperunamuraturanuova, (la tabellasi riferisceamuraturanuove)asecondadellaresistenzadeglielementiedellamaltapossoandaredaunminimodiresistenzadi1MPa,adunmassimodi14,3MPa.
Prendendocomeriferimentolastessatabellaperlemuratureesistenti,considerandochelamaltasaràsicuramentescadente(peredificiesistenti“antichi”lamaltausatasaràsicuramenteunamaltadicalceidraulicaopozzolanica),avremodelleresistenzeacompressionedellamaltadicirca1-2MPa,diconseguenzasiavrannodellevariazionidiresistenzadellamuraturamoltocontenuteabbondantementecompresetra1e5MPa.
Condeglielementilapideichehannounaresistenzacompresatrai5ei10MPa,laresistenzadellamuraturasaràcompresatra3e4MPa(naturalmentesiparlainquestocasodiresistenzecaratteristichechesonocircail70%delleresistenzemedie).Tuttoquestoperdirecheilrangedivariazionedellaresistenzaacompressionedellemuratureesistentièmoltolimitato.
Seguardiamolaresistenzaataglioledifferenzesonoancorapiùattenuate,infatticonele-mentidimediaresistenzainferiorea15MPa,possiamootteneresoloduevaloridiresistenzaataglioinassenzadicarichiverticali(0,1e0,2MPa).Soloconelementidiresistenza>15MPaemaltediresistenza>10MPapossoarrivarea0,3MPa.
1. IL MATERIALE MURATURA 13
Tipo di elemento resistente
Resistenza caratteristica a compressione fbk dell’elemento
Classe di malta fvk0(N/mm2)
Lateriziopienoosemipienofbk>15 M10≤M≤M20 0.3
7.5<fbk≤15 M5≤M≤M10 0.2fbk≤7.5 M2.5≤M≤M5 0.1
Calcestruzzo;Silicatodical-cio; Cemento autoclavato;Pietra naturale squadrata
fbk>15 M10≤M≤M20 0.27.5<fbk≤15 M5≤M≤M10 0.15
fbk≤7.5 M2.5≤M≤M5 0.1
Tabella estratta dalle NTC 2008 e relativa ai valori di resistenza caratteristica a taglio in assenza di tensioni normali fvk0 (valori in N/mm²)
Prendendocomeriferimentoquestatabellaancheperlemuratureesistenti,cosìcomeabbia-mofattoperlaresistenzaacompressione,considerandolascarsaresistenzadellamalta,possia-mointuirecheperlemuraturesihannodeivaloridiresistenzaaltagliosicuramenteinferioria0,1Mpa(1kg/cm²).
❱❱ 1.4. Le caratteristiche meccaniche delle murature esistenti secondo le NTC 2008 e relative circolari attuativePerconoscere laresistenzaacompressionedellamuraturadiunedificioesistentesipotrebbe
decideredistudiarlaneldettaglio,adesempiosipuòestrarreunapietraedeseguiredelleprovedicompressione,prenderedeicampionidimaltaperricavaredeiprovini(anchesequestodinormanonèfacilmenterealizzabileinquantononsiriusciràmaiatrovareunaquantitàdimaltasufficienteperrealizzareunprovino);megliosarebbesepossibile,prendereuncampioneabbastanzagrandedimuropereseguiresudiessodelleprovediresistenzaacompressione;talemetodopotrebbeessereilpiùopportunoinquantositroverebbelaresistenzadellamuraturaenondellesingolepietreodellamalta.
Ilproblemaperòècheperavereuncampionedimurochesiasignificativodellatessituramu-raria,questodovrebbeaveredelledimensionidipendentidalledimensionideglielementilapidei,edingeneralenondovrebberoessereinferioriad1mper1m.
Tuttociòcomportaenormidifficoltàtecniche,oltrealfattochesicreerebbeundannosigni-ficativoallastrutturaportante.
Inoltre,perquantosiagrandeilnumerodicampionichepotrebberoessereprelevati,questinonpotrannomaiesserecompletamenterappresentatividituttol’edificio,ancheperchépossonoessercirilevantivariabilitàdiresistenzadazonaazona.Ingeneraleedinteoriataletecnicaèlamiglioremaprobabilmentevaadottataperdeterminaticasi specifici,potendo invecenellamaggiorpartedeicasi,riferirsiaivalorideiparametrimeccanicichelanormastessa,nellapartespecificadellaC.M.n.617/2009–Tab.C8A.2.1,indicacomesignificativi.
Tipologia di muraturafm
(N/cm²)t0
(N/cm²)E
(N/mm²)G
(N/mm) w(kN/m³)
min-max min-max min-max min-maxMuratura in pietrame disordinata (ciottoli,pietreerraticheirregolari)
100 2.0 690 230 19180 3.2 1050 350segue❱
14 CONSOLIDAMENTO STRUTTURE IN MURATURA
Tipologia di muraturafm
(N/cm²)t0
(N/cm²)E
(N/mm²)G
(N/mm) w(kN/m³)
min-max min-max min-max min-maxMuraturaaconcisbozzati,conparamentodilimitatospessoreenucleointerno
200 3.5 1020 340 20300 5.1 1440 480Muratura in pietrame a spacco con buonatessitura
260 5.6 1500 500 21380 7.4 1980 660Muraturaaconcidipietratenera(tufo,cal-carenite,ecc.)
140 2.8 900 300 16240 4.2 1260 420
Muraturaablocchilapideisquadrati 600 9.0 2400 780 22800 12.0 3200 940
Muraturainmattonipieniemaltadicalce 240 6.0 1200 400 18400 9.2 1800 600Muratura inmattoni semipieni emalta ce-mentizia(es.doppioUNIforatura≤40%)
500 24 3500 875 15800 32 5600 1400Muraturainblocchilaterizisemipieni(perc.diforatura<45%)
400 30 3600 1080 12600 40 5400 1620Muratura in blocchi laterizi semipieni, congiuntiverticaliasecco(perc.diforatura<45%)
300 10 2700 810 11400 13 3600 1080Muraturainblocchidicalcestruzzooargillaespansa(perc.diforaturatra45%e65%)
150 9.5 1200 300 12200 12.5 1600 400Muratura in blocchi di calcestruzzo semi-pieni(foratura<45%)
300 18 2400 600 14440 24 3520 880
Tabella estratta dalle NTC 2008 relativa ai valori di riferimento dei parametri meccanici (minimi e massimi) e peso specifico medio per diverse tipologie di muratura, riferiti alle seguenti condizioni: malta di caratteristiche scarse, assenza di ricorsi (listature), paramenti semplicemente accostati o mal collegati, muratura non consolidata, tessitura (nel caso di elementi regolari) a regola d’arte; fm = resistenza media a compressione della muratura, t0 = resistenza media a taglio della muratu-ra, E = malore medio del modulo di elasticità normale, G = valore medio del modulo di elasticità tangenziale, w = peso specifico medio della muratura.
Osservandoleprime4tipologiemurarie,chepoidifattosonoingeneralelepiùcomunipergliedificiesistentiinmuratura,siritrovanodeivaloricoerenticonquantodettoinprecedenza,ovverocisonomuratureconresistenzeacompressionechevannodaunminimodi1MPaadunmassimodi3,8MPa(da10a38kg/cm²),mentreleresistenzeatagliosonosempreinferioria0,1MPa(1kg/cm²).Inrealtà,nelleapplicazioninumeriche,questivalorivannocorretticonopportunicoefficienti,nelcasoincuiricorranolecondizioniindicatenellaseguentetabella:
Tipologia di muratura
Malta buona
Giu
nti s
ottil
i (< 10 mm)
Ric
orsi
o lis
tatu
reC
onne
ssio
netr
asve
rsal
eN
ucle
o sc
aden
tee/o am
pio
Inie
zion
e
di miscele leganti
Into
naco
armato*
Muratura inpietramedisordinata(ciottoli,pietreerraticheirregolari) 1.5 – 1.3 1.5 0.9 2 2.5
segue❱
1. IL MATERIALE MURATURA 15
Tipologia di muratura
Malta buona
Giu
nti s
ottil
i (< 10 mm)
Ric
orsi
o lis
tatu
reC
onne
ssio
netr
asve
rsal
eN
ucle
o sc
aden
tee/o am
pio
Inie
zion
e
di miscele leganti
Into
naco
armato*
Muraturaaconcisbozzati,conparamentodilimi-tato spessore e nucleo interno 1.4 1.2 1.2 1.5 0.8 1.7 2
Muraturainpietrameaspaccoconbuonatessitura 1.3 – 1.1 1.3 0.8 1.5 1.5Muratura a conci di pietra tenera (tufo, calcare-nite,ecc.) 1.5 1.5 – 1.5 0.9 1.7 2
Muraturaablocchilapideisquadrati 1.2 1.2 – 1.2 0.7 1.2 1.2Muraturainmattonipieniemaltadicalce 1.5 1.5 – 1.3 0.7 1.5 1.5* Valori da ridurre convenientemente nel caso di pareti di notevole spessore (p. es. > 70 cm)
Tabella estratta dalle NTC 2008 relativa ai coefficienti correttivi dei parametri meccanici da applicarsi in presenza di: malta di caratteristiche buone o ottime; giunti sottili; ricorsi o listature; sistematiche connessioni trasversali; nucleo interno particolarmente scadente e/o ampio; consoli-damento con iniezioni di malta; consolidamento con intonaco armato.
Ancheinquestocaso,coerentementeconquantoespostoinprecedenza,siosservache: – nelcasodimaltabuonasihaunincrementodellaresistenza(maèdifficilericadereinquestocaso!);
– nelcasodigiuntisottilisihaunincrementodiresistenzainquantodiminuisconoleten-sionidiconfinamentosullamaltaediconseguenzadiminuiscelatrazionesuiblocchi;
– lapresenzadiricorsi,listatureoconnessionetrasversaleincrementalaresistenzainquan-tomiglioralaregolaritàelamonoliticitàdellamuratura.
ComesivededallatabellaC8.A.2.1dellaC.M.n.617/2009,perognitipologiadimuraturavengonofornitiduevaloridellesuecaratteristichemeccaniche;lasceltadelvaloredausarenelcalcolocomputazionaledipendedallivellodiconoscenzaraggiuntoperlastrutturainesame,inparticolare(vediCircolaren.617/2009,cap.C8A.1.A.4):
– nelcasodiconoscenzalimitata,LC1:siadottanoivaloriminimidegliintervalliriportatiintabella,adottandounfattorediconfidenzaFC=1.35;
– nelcasodiconoscenzaadeguata,LC2:siadottanoivalorimedidegliintervalliriportatiintabella,adottandounfattorediconfidenzaFC=1.20;
– nelcasodiconoscenzaaccurata,LC3:siadottanodeivalorichesonofunzionedelnu-merodivalorisperimentalichesihannoadisposizione,conunfattorediconfidenzaFC=1.0,ossia: – caso a),nelcasosianodisponibilitreopiùvalorisperimentalidiresistenzasiprendelamediadeirisultatidelleprove;
– caso b),nelcasosianodisponibiliduevalorisperimentalidiresistenzaeseilvaloremediodelleresistenzeècompresonell’intervalloriportatonellaTabellaC8A.2.1perlatipologiamurariainconsiderazionesiassumeràilvaloremediodell’intervallo,se