Abaco delle Murature della Regione Toscana: che cosa è, come è nato e come funziona

La conoscenza dei parametri meccanici delle murature è un requisito essenziale ai fini delle analisi e verifiche di sicurezza per gli edifici esistenti in muratura. Assunzioni non realistiche delle caratteristiche meccaniche possono portare a risultati inaffidabili dei coefficienti di sicurezza anche a fronte di utilizzo di analisi numeriche raffinate.
La normativa tecnica, in Tabella C8A.2.1 (Circ. Min. 617/2009) (ndr l'articolo è stato scritto nel 2017), fornisce i valori di riferimento delle caratteristiche meccaniche per undici categorie di muratura riscontrate nel territorio nazionale. Per l’eterogeneità della muratura, per la varietà di materiali impiegati e per le molteplici tecniche costruttive, non sempre risulta immediato inquadrare le murature reali nelle categorie sopra definite.

Nella memoria viene descritto il progetto Abaco delle Murature della Regione Toscana, finalizzato in un database web consultabile ed in aggiornamento, contenente i risultati di prove sperimentali eseguite su pannelli murari di edifici in muratura collocati in Toscana, opportunamente catalogati, rielaborati e georeferenziati. Tali risultati sono supportati da una descrizione qualitativa completa della muratura e dalla valutazione dell’Indice di Qualità Muraria per il pannello murario sottoposto a prova. L’Abaco delle Murature è uno strumento opensource sviluppato per fornire supporto a liberi professionisti ed accademici nella scelta delle caratteristiche qualitative e meccaniche delle murature e dei loro componenti.

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La sicurezza strutturale degli edifici esistenti parte con il processo di conoscenza

Il territorio italiano è caratterizzato da un'elevata pericolosità sismica e da un diffuso patrimonio edilizio prevalentemente costituito da costruzioni storiche, realizzate per la maggior parte in muratura portante di pietrame e laterizio. Ai fini di una corretta valutazione della sicurezza sull’edificato esistente occorre eseguire una fase preliminare di indagine conoscitiva delle strutture oggetto di verifica, definita processo di conoscenza (NTC 2008).
Tale procedura è volta ad individuare in modo completo gli organismi strutturali resistenti ed interpretarne il loro comportamento per azioni gravitazionali e sismiche, in modo da eseguire modellazioni che siano quanto più fedeli al loro reale comportamento strutturale.
Ogni costruzione esistente rappresenta una situazione peculiare, con caratteristiche specifiche e difficilmente inquadrabile in contesti standardizzati, sia per le incertezze legate alla difficoltà di reperire informazioni storiche sia, e soprattutto, per la definizione delle caratteristiche meccaniche dei materiali (Cattari et al. 2015, Boschi et al. 2016b). Assunzioni non realistiche dei parametri meccanici possono portare a risultati inaffidabili dei coefficienti di sicurezza anche a fronte di utilizzo di analisi numeriche raffinate (Augenti et al. 2012, Betti et al. 2017, Salvatori et al. 2017).

Per le murature la normativa prevede la possibilità di saggi e test

L’attuale normativa tecnica nazionale per le costruzioni e relativa circolare (NTC 2008 e Circ. Min.617/2009) (ndr l'articolo è stato scritto nel 2017) prevedono, all’interno del processo di conoscenza, la possibilità di eseguire saggi e prove sperimentali sulle murature che costituiscono gli edifici oggetto di verifica in modo da identificarne direttamente i parametri meccanici. Tuttavia, l’esecuzione di prove sperimentali esaustive sulle murature in situ (§C8A.1.A.3) risulta essere difficoltosa, sia per aspetti economici, sia per aspetti esecutivo-operativi, in modo particolare per edifici a carattere storico e/o monumentale (DPCM 2011).

Se non è possibile fare prove sperimentali si ricorre alla tabella della Circolare

Nel caso in cui non vengano effettuate prove sperimentali, le caratteristiche meccaniche delle muratura da utilizzare per le verifiche strutturali possono essere desunte dalla Tabella C8A.2.1 (Circ. Min. 617/2009), la quale fornisce i valori minimi e massimi delle caratteristiche meccaniche di resistenza e deformabilità per 11 tipologie di muratura riscontrate nel territorio nazionale.

Parametri meccanici della muratura: le novità della Circolare n.7/2019 e cosa cambia nelle verifiche
Novità della circolare NTC2018 circa le caratteristiche dei materiali di murature esistenti

In base al rispetto o meno di alcuni parametri qualificanti le murature, tali caratteristiche possono subire variazioni attraverso l’utilizzo di coefficienti correttivi, definiti in Tabella C8A.2.2.

Spesso le tipologie murarie si discostano dalle tipologie definite da normativa

Risulta tuttavia frequente che murature appartenenti ad ambiti omogenei si discostino dalle definizioni delle categorie murarie valide a livello nazionale; questo perché le tecniche e le tipologie costruttive e le materie prime utilizzate per la realizzazione delle costruzioni risultano fortemente influenzate dalle condizioni al contorno di ciascuna realtà locale. Tra queste si possono citare ad esempio la disponibilità di materie prime nelle vicinanze, la tradizione costruttiva della zona, l’eterogeneità dei materiali utilizzati e la disponibilità economica dei committenti.

Per completare la mancanza di specificità della caratterizzazione muraria definita a livello nazionale e considerare le peculiarità di tipologie murarie esistenti localmente, le Regioni possono sviluppare abachi murari particolareggiati, che permettano di declinare le tipologie costruttive nazionali calandole a livello locale e caratterizzandole in modo qualitativo e quantitativo, come riportato in C8A.1.A.3: «..Qualora esista una chiara, comprovata corrispondenza tipologica per materiali, pezzatura dei conci, dettagli costruttivi, in sostituzione delle prove sulla costruzione oggetto di studio possono essere utilizzate prove eseguite su altre costruzioni presenti nella stessa zona. Le Regioni potranno, tenendo conto delle specificità costruttive del proprio territorio, definire zone omogenee a cui riferirsi a tal fine..».

In questo contesto, la memoria presenta i risultati del progetto Abaco delle Murature della Regione Toscana, finalizzato in un database su pagina web contenente i risultati di prove sperimentali eseguite su pannelli murari di edifici in muratura collocati in Toscana. In particolare, sono descritti il campione di dati raccolto e la procedura che è stata messa a punto per la caratterizzazione sia qualitativa sia quantitativa delle murature analizzate. Nelle parte finale della memoria vengono mostrati alcuni risultati ottenuti in termini di caratteristiche meccaniche e viene descritta la procedura di ricerca eseguibile dall’applicativo web.

L'articolo integrale (SCARICABILE IN PDF) continua con la descrizione del DATABASE DI RIFERIMENTO e della METODOLOGIA DI CLASSIFICAZIONE E CATALOGAZIONE DELLE MURATURE

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L’Abaco delle Murature è stato sviluppato per fornire supporto a ricercatori e liberi professionisti nella scelta delle caratteristiche meccaniche delle murature e dei relativi componenti, e si configura come un database online consultabile ed in continuo aggiornamento di risultati di prove su pannelli murari di edifici in muratura portante collocati in Regione Toscana, opportunamente catalogati, rielaborati e georeferenziati. 

Come utilizzare l'Abaco delle Murature

Il sito web Abaco delle Murature è composto da una pagina principale, Home Page, in cui si descrive come nasce il progetto e vengono delineati i contenuti del sito con specifico riferimento alle informazioni che possono essere estrapolate da esso.
Dalla Home Page è possibile accedere a tre pagine successive:

  1. la pagina Metodo descrive il campione di studio, la procedura eseguita per il reperimento, la catalogazione delle prove e la elaborazione dei dati che hanno permesso la definizione delle caratteristiche meccaniche delle prove;
  2. la pagina Ricerca permette di eseguire la ricerca delle informazioni contenute sul sito. Lo schema ideale della ricerca è sintetizzato nella figura sottostante;
  3. la pagina Contatti contiene i riferimenti del gruppo di ricerca che ha implementato il sito.

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I filtri di ricerca

La ricerca delle informazioni qualitative e quantitative delle murature avviene mediante appositi filtri di ricerca, i quali permettono di visualizzare i risultati del campione di studio in base a determinati aspetti. L’utilizzo dei vari filtri disponibili permette una ricerca versatile, utile a trovare i dati relativi a prove sperimentali condotte su murature maggiormente associabili a quella per cui l’utente ricerca informazioni. La ricerca è svolta su base qualitativa, ed ogni parametro o caratteristica riportata nella SQM rappresenta un filtro di ricerca attraverso il quale ricercare murature simili all’interno dell’applicativo web. È possibile svolgere la ricerca in:

  • modalità semplice, basata sulla possibilità di filtrare i risultati in base a macro-aspetti, tra cui l’ubicazione della costruzione (comune o coordinate), la tipologia di muratura, età della costruzione, tipologia di edificio (ordinario o non ordinario), modalità di prova del test sperimentale (in situ o in laboratorio) e tipologia di prova (CD, C, MP-d, CAR, CB, AM, DRMS);
  • modalità avanzata, basata oltre che sui filtri di ricerca della modalità semplice, anche sull’utilizzo di alcune chiavi di ricerca di dettaglio, che permettono di filtrare per aspetti particolari caratterizzanti la tipologia di muratura, di elemento (artificiale o naturale), di malta, come ad esempio tipologia, lavorazione e provenienza del blocco o le caratteristiche della malta.

In modalità semplice, il software fa comparire in automatico accoppiate di filtri di ricerca per i quali sono assicurati risultati: non è consentito eseguire una ricerca con risultato nullo.

I risultati forniti dal sistema sono visualizzabili in una pagina a parte che, dopo aver riepilogato i filtri di ricerca impostati nella stessa, fornisce:

  • la mappa georeferenziata delle prove che soddisfano i filtri di ricerca impostati con l’indicazione del numero e del nome e di ciascuna prova;
  • un contatore delle prove sperimentali trovate nel database e la loro relativa tipologia;
  • il dettaglio dei record trovati che comprende per ciascuna prova: il nome del pannello, la tipologia di muratura, il valore dell’Indice di Qualità Muraria , ed i risultati delle prove sperimentali associati a tale prova;
  • la visualizzazione dei risultati numerici (E, G, fc, τ0) ed il calcolo di alcune statistiche di base (media, massimo, minimo, deviazione e coefficiente di variazione) e la rappresentazione di tali risultati attraverso istogrammi.

La pagina dei risultati è interattiva: per ogni record trovato è possibile visualizzare per intero la SQM cliccando sul nome del pannello. La SQM, si ricorda, contiene immagini della muratura testata e tutte le caratteristiche qualitative che è stato possibile definire prima dell’esecuzione del test sperimentale. La visualizzazione della SQM può rappresentare un test di prova della ricerca poiché qualora, dopo aver visualizzato per esteso la SQM, fossero riscontrate delle caratteristiche diverse da quelle che l’utente aveva intenzione di ricercare nelle murature del database, potrebbero essere eliminati dei record di prova dal campione selezionato per poter ottenere dei risultati ancora più omogenei rispetto a quelli inizialmente forniti dal Database.

Inoltre, per ogni record trovato è possibile vedere in modo dettagliato le curve tipiche dei risultati della prova, cliccando sui risultati numerici ottenuti. Sono visibili per una prova di CD, ad esempio, la curva Tempo/Forza, la curva Tempo/Deformazione, e la curva Deformazione a taglio/Tensione tangenziale. Il sistema è stato impostato in modo dinamico cosicché, nel caso che qualche utente del database volesse reinterpretare in modo diverso, da quello adottato, la curva sperimentale, esso sarà libero ed in grado di poterlo fare. Questa funzionalità permette anche la possibilità ri-trattare in modo omogeneo (e rapido) di tutti i risultati presenti nell’Abaco qualora le disposizioni ReLUIS o normative fossero modificate negli anni futuri.

Infine, dal sito è possibile eseguire il download di schede riassuntive PDF contenenti tutte le informazioni estrapolate dal database, sia di tipo qualitativo (immagini, descrizione dei pannelli e SQM) sia di tipo quantitativo, per ciascuna prova sperimentale.

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