Valutazione della resistenza al taglio di pareti in mattoni: confronto tra criteri di verifica e risultati

La  Circolare applicativa al D.M. 17-01-2018 propone, nel capitolo relativo agli edifici esistenti, diverse formulazioni per il calcolo della resistenza a taglio nel piano di maschi murari non armati. Nel caso di murature esistenti con elementi regolari, quali i mattoni, risultano applicabili entrambe le formulazioni proposte, una basata sulla teoria di Turnšek-Čačovič, l’altra basata sulla teoria di Mann-Müller.

Inoltre, nel medesimo capitolo, viene prescritta, indipendentemente dalla tipologia muraria, anche la verifica a taglio secondo la formulazione basata sull’approccio di Mohr-Coulomb, proposta sia dalle vigenti Norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018) sia dall’Eurocodice 6 per la verifica delle murature di nuova realizzazione. Risulta quindi evidente che, per la verifica a taglio di pareti in muratura di mattoni, possono essere utilizzati tre differenti criteri di calcolo, che ovviamente potrebbero portare a risultati non sempre in accordo tra loro.

In questo articolo vengono presentati i risultati che scaturiscono dalle diverse espressioni attualmente presenti nella normativa italiana e da altre formulazioni presenti nella letteratura tecnico-scientifica ricavate specificatamente per la valutazione della resistenza delle murature in mattoni. I risultati così ottenuti vengono confrontati con i dati sperimentali ricavati da prove cicliche nel piano di pareti murarie, presenti in un database già disponibile online, al fine di poter valutare l’adeguatezza e l’applicabilità delle diverse formulazioni di resistenza a taglio limitatamente al caso delle murature in mattoni.


Valutazione resistenza a taglio di pareti in muratura: tante le formulazioni utilizzabili

Studi e confronti tra le varie formulazioni utilizzabili per la valutazione della resistenza a taglio di pareti in muratura non armata sono già presenti da diversi anni in letteratura, ad esempio si ricordino Magenes e Calvi (1997), relativamente alla muratura in mattoni e Tomaževič (2009) e Tomaževič et al. (2009), relativamente alle murature in blocchi.

L’argomento ritorna ad assumere particolare rilevanza alla luce della Circolare applicativa al D.M. 17/01/2018 (indicata nel seguito semplicemente come Circolare) che propone, nel capitolo relativo agli edifici esistenti, diverse formulazioni per il calcolo della resistenza a taglio nel piano di maschi murari non armati.

L’applicazione delle espressioni proposte, con le relative limitazioni, che consentono di considerare sia i meccanismi di taglio- scorrimento che quelli di taglio con fessurazione diagonale, è subordinata all’individuazione della tipologia di tessitura della muratura in esame. Infatti, in presenza di murature a tessitura irregolare (ad esempio murature in pietra non squadrata), la resistenza a taglio per azioni nel piano del pannello può essere associata unicamente alla rottura per “trazione diagonale”; nel caso invece di murature a tessitura regolare, la fessurazione può essere “a scaletta”, ossia con andamento diagonale attraverso i giunti di malta (governata quindi dalla crisi dei giunti), oppure diagonale attraverso gli elementi della muratura (governata quindi dalla resistenza degli elementi).

Ne consegue che, nel caso di murature esistenti con elementi regolari, quali ad esempio i mattoni e la pietra squadrata, risultano applicabili entrambe le formulazioni proposte dalla Circolare, sia quella basata sulla teoria di Turnšek-Čačovič che quella basata sulla teoria di Mann-Müller. Inoltre, la stessa Circolare prescrive, anche nel caso di murature esistenti, la medesima verifica a taglio proposta sia dalle vigenti Norme tecniche per le costruzioni (indicate nel seguito con l’acronimo NTC 2018) sia dall’Eurocodice 6 (CEN, 2005, abbreviato nel seguito come EC6) per la verifica delle murature di nuova realizzazione, ovvero secondo una formulazione basata sull’approccio di Mohr- Coulomb, applicabile indipendentemente dalla tipologia muraria, purché a tessitura regolare.

Risulta quindi evidente che, nello specifico caso delle murature in mattoni, possono essere utilizzati per la verifica a taglio delle pareti tutti questi diversi criteri di calcolo, che, ovviamente, potrebbero portare a risultati non necessariamente in accordo tra loro e talvolta anche difformi dalle risultanze sperimentali.

Inoltre, in letteratura sono disponibili anche ulteriori formulazioni ricavate e validate specificatamente per la valutazione della resistenza a taglio delle murature in mattoni, come ad esempio quelle proposte da Magenes e Calvi (1997).

Nel seguito vengono presentati i risultati che scaturiscono dalle diverse espressioni attualmente presenti nella vigente normativa italiana e da altre formulazioni presenti nella letteratura tecnico- scientifica. I risultati così ottenuti vengono confrontati con i dati sperimentali ricavati da prove cicliche nel piano di pareti murarie, raccolte in un database già disponibile online (Morandi et al. 2018), al fine di poter valutare l’adeguatezza e l’applicabilità delle diverse formulazioni di resistenza a taglio limitatamente al caso delle murature in mattoni.

 

Formulazioni di resistenza

Nei paragrafi successivi sono presentati i diversi criteri per la valutazione della resistenza a taglio di una parete in muratura ordinaria di lunghezza l, spessore t e altezza h, considerando sia meccanismi di taglio-scorrimento che di fessurazione diagonale e riportando anche il criterio per la valutazione della massima forza di taglio orizzontale corrispondente alla rottura di un pannello murario con un meccanismo di pressoflessione/rocking.

Una delle due espressioni proposte dalla Circolare per la verifica a taglio al centro del pannello murario, è basata su un approccio proposto inizialmente da Turnšek e Čačovič (1971) e successivamente esposto in Turnšek e Sheppard (1980), sulla base dei risultati di alcune prove sperimentali. Tale approccio si basa sull'assunzione secondo la quale la rottura pertaglio diagonale si verifichi quando lo sforzo principale al centro del pannello raggiunge un valore critico, definito resistenza a trazione per fessurazione diagonale della muratura.

Questa formulazione, che risulta come già accennato l’unica utilizzabile nel caso di murature con tessitura irregolare, può essere applicata, generalmente in modo cautelativo secondo la Circolare, anche alle murature regolari.

 

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