Consolidamento degli edifici in muratura

Come oramai noto, in questi ultimi periodi la tendenza è quella di recuperare il patrimonio edilizio esistente.
Recuperare il patrimonio edilizio non comporta solo rendere le costruzioni più gradevoli dal punto di vista estetico e più confortevoli dal punto di vista funzionale, ma anche aumentare i livelli di sicurezza delle strutture portanti, le quali spesso risultano essere carenti sia per il degrado accumulato nel corso dei decenni che per lo sviluppo tecnologico e normativo che hanno messo in evidenza difetti nelle regole del costruire del passato. Una grande percentuale degli edifici del costruito italiano è costituita da edifici con struttura portante in muratura, appartenenti sia ad epoche molto remote che recenti. Il periodo in cui è stata realizzata una costruzione ne scaturisce anche la propria resistenza ed il proprio comportamento nei confronti degli eventi sismici. Per esempio, edifici costruiti in periodi antecedenti l’inizio del secolo scorso e mai ristrutturati risultano essere più sensibili alla perdita di equilibrio di parti di essi che innescano il successivo crollo (sono sprovvisti di elementi resistenti a trazione come cordoli, tiranti, ecc), mentre edifici più recenti risultano essere più sensibili a meccanismi di tipo globale. Conoscere il comportamento di una costruzione sotto gli effetti del sisma è molto importate in quanto da esso nasce una giusta progettazione del consolidamento.
In letteratura esistono numerose tecniche di consolidamento ed ognuna con una propria funzione. Alcune contribuiscono ad incrementare la resistenza fuori dal piano di una parete, mentre altre per incrementare quella nel piano. Per esempio, se una parete è carente in termini di resistenza fuori dal piano, una corretta procedura per intervenire potrebbe essere quella di consolidare con elementi resistenti a trazione (cordoli, tiranti, FRP, ecc.) che ne ostacolano la rotazione. Mentre, se la parete è carente in termini di resistenza nel piano, la procedura potrebbe essere quella di consolidare con tecniche che tendono ad aumentare tale resistenza (intonaco armato, iniezioni di malta, FRP, ecc.). Le tecniche possono essere definite tradizionali in quanto utilizzate da diversi secoli (basti pensare ai tiranti) o innovative in quanto utilizzate da poco tempo (per esempio, gli FRP sono utilizzati per consolidare strutture da circa un ventennio). Naturalmente, tutte sono valide ma non sempre utilizzabili. Anche in funzione del manufatto su cui vengono applicati possono presentare vantaggi e svantaggi. Per esempio, se si deve consolidare un edificio con caratteristiche storico-monumentali, di certo non si procede con tecniche che richiedono l’uso di calcestruzzo (cordoli in c.a., cerchiature su fori, intonaco armato, ecc.), ma con tecniche alternative come per esempio elementi metallici (come spesso capita di vedere, gli edifici storici vengono consolidati con tiranti e mai con intonaci) o FRP.
Viceversa, edifici con scarso interesse vengono spesso consolidati con intonaci.
Lo scopo del consolidamento è quello di rendere le costruzioni più sicure. Secondo la normativa, l’incremento della sicurezza viene valutato attraverso l’indicatore di rischio (α = PGA / PGARif) della costruzione, cioè valutare quale azione sismica riesce a sopportare. Si analizza la struttura per come si trova prima dell’intervento (stato di fatto) e si valuta il suddetto indicatore. Successivamente, si consolida opportunamente, si analizza e si valuta nuovamente l’indicatore α. Se risulta essere maggiore a seguito del consolidamento, vuol dire che ha portato dei benefici. Viceversa, se il consolidamento non fa aumentare l’indicatore α, il consolidamento risulta essere inefficace. Tanto più l’indicatore α aumenta, tanto meglio sono stati progettati gli interventi. Naturalmente, l’obiettivo di una progettazione di consolidamento è quello di massimizzare gli indicatori di rischio, minimizzando gli sforzi economici e l’impatto sull’equilibrio originario della costruzione. In altri termini, data una disponibilità economica, occorre consolidare opportunamente la struttura per renderla più sicura possibile nei confronti delle azioni esterne. Massimizzare la resistenza comporta una corretta progettazione degli interventi.
Gli edifici in muratura possono essere raggruppati in tre classi. Appartengono alla prima quelli che sono realizzati interamente in muratura. Sia le pareti verticali che gli orizzontamenti (non sono vere e proprie strutture orizzontali in quanto trattasi di volte con struttura tridimensionale riempite per formare un piano orizzontale) sono realizzati in muratura. Questa tipologia di costruzioni generalmente non è dotata di elementi resistenti a trazione (cordoli, tiranti, ecc.) e non presenta un chiaro comportamento d’insieme.
Appartengono alla seconda classe gli edifici i cui elementi verticali sono realizzati in muratura, mentre gli orizzontamenti sono realizzati con travetti in legno o putrelle e tavelloni con scarsa rigidezza nel proprio piano e quindi non assicurano un comportamento scatolare all’edificio (comportamento a “carciofo”).
Appartengono alla terza classe gli edifici i cui elementi verticali sono realizzati in muratura e gli orizzontamenti sono realizzati con solai latero-cementizi dotati di rigidezza nel proprio piano. Inoltre a quota solaio sono presenti cordoli in c.a. Per quest’ultima classe di edifici vale l’ipotesi di comportamento scatolare.
Per gli edifici di prima e seconda classe è più probabile che si verifichi una perdita di equilibrio di una porzione di edificio il quale innesca successivamente il crollo di tutta o parte della costruzione. Per gli edifici di terza classe è improbabile che si verifichi la perdita di equilibrio di parte della costruzione per cui è più probabile raggiungere la crisi per collasso di tipo globale.
Per gli edifici in muratura, la normativa contempla due metodologie di calcolo strutturale, una di tipo locale, secondo la quale si analizzano indipendentemente le singole pareti (analisi dei meccanismi locali) e se ne valuta la resistenza in termini di verifiche fuori piano e l’altra di tipo globale (pushover) secondo la quale si analizza la struttura globalmente e se ne valuta la resistenza in funzione del contributo fornito da ogni singolo elemento. In definitiva, per edifici di terza classe è più appropriata la verifica di tipo globale (all’analisi di tipo globale si potrebbero affiancare le verifiche riportate nel capitolo 4 del D.M. 14/01/2008), mentre per edifici di prima è più appropriata quella di tipo locale. Per gli edifici di seconda classe è opportuno analizzare la struttura sia in termini locale che globale.

Nel documento in formato pdf si riporta un esempio reale di consolidamento, nel quale si riportano i risultati di calcolo sia per lo stato di fatto che di progetto, confrontando conseguentemente i risultati nei due casi per valutare l’entità del miglioramento ottenuto.

Software utilizzato
VEMNL – STACEC Srl
Bibliografia
Metodi di calcolo e tecniche di consolidamento per edifici in muratura – Michele Vinci – Dario Flaccovio Editore
I tiranti in acciaio nel calcolo delle costruzioni in muratura – Michele Vinci – Dario Flaccovio Editore