Risposta fuori piano di tamponature robuste in laterizio

Le NTC2018 sono piuttosto carenti sulle verifiche di sicurezza da adottare per le tamponature e le tramezze in muratura soggette ad azione sismica. In particolare, le suddette norme non riportano criteri per il calcolo della resistenza fuori piano delle tamponature e non considerano in alcun modo l’effetto negativo di un eventuale danneggiamento nel piano del pannello murario sulla resistenza e stabilità fuori piano. In letteratura, sono stati recentemente proposti alcuni modelli capaci di trattare questo aspetto, ma prevalentemente per murature “leggere”, per esempio realizzate con blocchi in laterizio ad elevata foratura orizzontale di medio-piccolo spessore (8-12 cm). Quasi del tutto assenti sono invece studi e sperimentazioni che riguardano il comportamento “fuori piano” di murature più robuste, quali quelle in laterizio a foratura verticale di medio-alto spessore (30-35 cm), peraltro ampiamente utilizzate anche grazie alle buone prestazioni termo-acustiche.

In questo articolo si riporta uno studio riguardante la risposta fuori piano di tamponature “robuste” realizzate con murature in laterizio di 35 cm di spessore, sulla base dei risultati di una ricerca sperimentale condotta su tamponamenti in scala reale all’interno di un telaio in c.a. ad un piano ed una campata. L’obiettivo della ricerca è quella di stabilire dei criteri di verifica per tamponature robuste per quanto riguarda la valutazione della resistenza fuori piano.


La tamponatura robusta monostrato in laterizio, una soluzione sempre più utilizzata. Ma che comportamento fuori piano ha?

Il comportamento sismico fuori dal piano di tamponamenti è stato oggetto di numerose ricerche sperimentali e numeriche condotte nel passato; siano esse, per esempio, volte a studiare la risposta sismica dei tamponamenti “leggeri” monostrato in laterizio (per es., Calvi e Bolognini, 1999), tamponamenti in mattoni pieni o blocchi in calcestruzzo (per es., Angel et al., 1994) o il comportamento bidirezionale di una piastra assimilabile ad un tamponamento (Flanagan e Bennett, 1999).

I sopralluoghi successivi ai più recenti eventi sismici italiani (Ricci et al., 2011; Manzini e Morandi, 2012; Fragomeli et al., 2017) hanno tuttavia dimostrato come le tamponature, così come altri elementi non strutturali, presentano spesso un’elevata vulnerabilità che può tramutarsi in rilevanti perdite economiche dovute al danneggiamento elevato delle stesse, o nel collasso delle tamponature, con conseguente rischio per l’incolumità delle persone.

Di conseguenza, nell’arco dell’ultimo decennio, sono state svolte numerose ricerche al fine di studiare diversi aspetti delle moderne tamponature come, per esempio, l’effetto delle condizioni di bordo (Di Domenico et al., 2018), l’interazione tra il danneggiamento nel piano e la resistenza fuori piano (Morandi et al., 2013, da Porto et al., 2013), gli effetti locali (Milanesi et al., 2018) o procedure semplificate per la progettazione di telai tamponati (Hak et al., 2018).

Una parte consistente della ricerca più recente è stata volta anche allo studio di sistemi per migliorare la risposta sismica dei tamponamenti in muratura, siano esse tecniche per rinforzare il tamponamento (Calvi e Bolognini, 1999; Koutas et al., 2013; Valluzzi et al., 2014), per disaccoppiare il tamponamento dal telaio (Butenweg e Marinkovic, 2018), o per rendere il pannello murario deformabile tramite l’inserimento di giunti deformabili o di scorrimento (Preti et al., 2017; Morandi et al., 2018a, Verlato et al., 2016).

Il presente articolo, che si inserisce all’interno di una ricerca sperimentale più vasta in parte riportata in Morandi et al., 2018b, tratta della risposta fuori piano di tamponature “robuste” in laterizio.

Tali tipologie costruttive monostrato rappresentano la soluzione di tamponatura più utilizzata in caso di costruzione di nuovi tamponamenti. Le tamponature studiate, di spessore pari a 35 cm, sono state realizzate in aderenza con il telaio in c.a. e i provini, in scala reale, sono stati soggetti a prove cicliche pseudo statiche nel piano (Morandi et al., 2018b) e prove pseudo-statiche fuori dal piano, sia cicliche che monotone.

Sebbene la risposta fuori piano di una tamponatura “robusta” monostrato in laterizio sia stata oggetto di studio, per esempio, da parte di Barbiero et al., 2006 e Hak et al., 2014, il comportamento a “piastra” di un tamponamento in scala reale è stato preso in considerazione raramente e, al fine di stabilire dei criteri di verifica per la valutazione della resistenza fuori piano di tamponature robuste, sono necessarie ulteriori indagini sperimentali.

Risposta fuori piano di tamponature robuste in laterizio

Figura 1. (a) Tamponamento pieno TA1, TA2, TA3, TA6; (b) Tamponamento con apertura TA4; (c) Striscia verticale di tamponamento TA5.

 

Descrizione della campagna sperimentale

La campagna sperimentale svolta è costituita da prove cicliche nel piano seguite da prove cicliche fuori piano (TA1, TA2, TA3). Per la determinazione della resistenza fuori piano del tamponamento non danneggiato, sono state svolti due ulteriori test: uno ciclico fuori piano su una striscia verticale di tamponamento (TA5), e uno monotono fuori piano su un tamponamento pieno (TA6). Infine, è anche stata studiata una soluzione con un’apertura (TA4).

I provini testati sono dei telai in cemento armato in scala reale, ad un piano e ad una campata, progettati secondo l’Eurocodice 8 e le NTC 2008 (Figura 1); maggiori informazioni relative alla progettazione ed ai dettagli costruttivi sono riportati in Morandi et al., 2018b. Tutti le proprietà dei materiali (calcestruzzo, acciaio, malta, blocchi in laterizio e muratura) sono state valutate tramite caratterizzazione meccanica (si veda la Tabella 2 e la Tabella 3); in seguito sono state svolte le prove sui telai tamponati, come riportato in Tabella 1.

Tabella 1. Riassunto delle prove sperimentali effettuate e dettaglio del blocco in laterizio utilizzato per le tamponature.

Riassunto delle prove sperimentali effettuate e dettaglio del blocco in laterizio utilizzato per le tamponature.

Riassunto delle prove sperimentali effettuate e dettaglio del blocco in laterizio utilizzato per le tamponature.

Le prove cicliche nel piano sono state effettuate su un telaio privo di tamponamento e su tre provini completamente tamponati (TA1, TA2 e TA3) fino al raggiungimento di tre diversi drift obiettivo, pari a 1.0%, 1.5% e 2.5%. In aggiunta, un telaio parzialmente tamponato, ovvero con una apertura a tutt’altezza di 1.44 m di larghezza (circa 1/3 della luce) è stato testato fino ad un drift massimo dell’1.0%. Le prove cicliche fuori piano dei provini TA1, TA2, TA3 e TA4 sono state svolte successivamente     ai     test     nel     piano.     

La determinazione della resistenza fuori piano senza precedente danneggiamento nel piano è stata invece individuata interpretando i risultati della prova ciclica fuori piano sulla striscia muraria (TA5) e del test monotono fuori piano (TA6).

In tutti i casi, la tamponatura testata è costituita da una soluzione “robusta” monostrato di muratura tradizionale in laterizio di spessore pari a 35 cm, con blocchi (di dimensione 235x350x235 mm) con giunto verticale ad incastro e una percentuale volumetrica nominale di foratura pari al 50% in direzione verticale. I giunti orizzontali, di spessore pari a circa 10 mm, sono stati realizzati con una malta tradizionale di tipo M5. I tamponamenti, realizzati dopo la completa maturazione dei telai in c.a., sono stati costruiti in completa aderenza con gli elementi strutturali, al fine di rappresentare la soluzione di dettaglio costruttivo più comune nel costruito italiano.

Tutti i materiali utilizzati sono stati caratterizzati meccanicamente, come riportato da Morandi et al., 2018c. I risultati medi ottenuti su sei provini relativi alla resistenza ed alla rigidezza verticale ed orizzontale della muratura (EN 1052- 1, 2001) sono riportati in Tabella 2. In Tabella 3 sono invece riportati i risultati delle prove per la determinazione della resistenza a taglio iniziale della muratura sulla base della EN 1052-3 (2007).

Risultati delle prove di resistenza a compressione verticale ed orizzontale della muratura.

...CONTINUA.

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Articolo tratto dagli atti del XVIII Convegno ANIDIS - Ascoli Piceno 2019