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Identificare l’origine delle lesioni e distinguere le lesioni da sisma dalle altre

Le lesioni o le fessurazioni presenti in un edifico possono avere diverse cause differenziandosi tra quelle intrinseche legate al degrado dei materiali a quelle estrinseche ossia derivanti da eventi esterni (es. sisma, cedimenti fondazionali, ecc.). In questo articolo una disamina delle varie tipologie di lesioni e come comprenderne l'origine.

Come si formano le lesioni negli edifici

La formazione di lesioni sugli elementi strutturali o non strutturali di un edificio, è un fenomeno in ogni caso riferibile al superamento della resistenza del materiale che costituisce lo stesso elemento.

Le lesioni sono pertanto la manifestazione visibile ed irreversibile di un dissesto che può interessare una porzione più o meno estesa di una costruzione. Il processo di formazione delle lesioni è generato da cause che inducono alterazioni nel regime di equilibrio della struttura e richiedono alla stessa il raggiungimento di una nuova distribuzione interna delle tensioni.

Le cause che determinano la fessurazione possono essere di differente natura; in prima analisi possono essere distinte quelle intrinseche alla struttura, ovvero riferibili a condizioni di degrado che interessano i materiali da costruzione e ne determinano una riduzione delle proprietà meccaniche, da quelle estrinseche alla struttura come ad esempio il verificarsi di eventi sismici, incendi, esplosioni o ancora cedimenti fondazionali.

Se per le prime la formazione di lesioni avviene in assenza di variazione delle sollecitazioni applicate, nel secondo caso è invece una improvvisa variazione delle sollecitazioni a determinare la fessurazione. Appare pertanto chiaro che manufatti caratterizzati da un degrado che interessa i materiali da costruzione risultino maggiormente esposti a fenomeni di fessurazione causati da eventi eccezionali.

Le cause che determinano la formazione di una lesione possono essere ricercate nello studio della stessa: l’elemento interessato, l’andamento, la posizione, la direzione di propagazione, la complanarità delle parti separate ed il modo di evoluzione sono alcuni aspetti la cui analisi permette di aumentare la conoscenza sull’origine della fessurazione. Conoscere la funzione svolta da un elemento all’interno della struttura e la sua tipologia costruttiva, permette di esprimere un giudizio qualitativo sul danno prodotto.

Nel caso pratico deve essere fatta una prima distinzione dell’impatto delle lesioni sulle costruzioni, in relazione al tipo di struttura portante: nel caso di manufatti con struttura di tipologia massiva in muratura (strutture fragili), le lesioni interessano nella maggior parte dei casi gli stessi elementi strutturali mentre per manufatti con struttura a telaio in calcestruzzo armato (strutture duttili), le lesioni si concentrano con maggiore frequenza sui tamponamenti perimetrali e sui tavolati interni.

È quindi intuibile come nel primo caso lo studio del quadro fessurativo assuma un maggiore rilievo in quanto le lesioni interessano direttamente le strutture di elevazione. Nel caso delle strutture a telaio, l’analisi delle fessurazioni presenti sugli elementi non strutturali consente comunque di individuare eventuali cinematismi e/o dissesti in atto che possono evolvere con il tempo fino a determinare importanti ripercussioni anche a livello strutturale.

In relazione ai quadri fessurativi che possono interessare le strutture in muratura, è possibile distinguere diverse tipologie di lesioni.

 

Le diverse tipologie di lesioni degli edifici in muratura

Lesioni per trazione

Questo tipo di lesione insorge laddove si esercita uno sforzo di compressione il cui punto di applicazione risulta essere esterno al nocciolo; la fessurazione si caratterizza per un’inclinazione di circa 45°.

Per le strutture a telaio in c.a. questo tipo di lesione è individuabile in particolar modo negli elementi orizzontali (travi e solette), laddove la flessione può determinare lungo il lembo teso la formazione di fessure aventi andamento perpendicolare all’asse principale.

Lesioni per trazione

 

Lesioni per schiacciamento

Fenomeno di dissesto che si manifesta in maniera visibile quasi esclusivamente al raggiungimento di uno stadio avanzato; una volta innescato evolve rapidamente in fasi via via più precarie.

Il raggiungimento del limite di rottura è imputabile a diversi fattori quali un eccesso di carico, il degrado della malta, la bassa resistenza di pietre o laterizi o ancora la cattiva tecnica di realizzazione delle murature.

I fenomeni di disgregazione delle malte sono frequenti e riferibili in particolar modo all’irregolarità del piano di posa, che determina concentrazioni localizzate delle tensioni in grado di causare lesioni ai giunti e spesso anche ai laterizi. La rottura per schiacciamento del mattone avviene in quanto quest’ultimo è sottoposto a compressione, per effetto della deformabilità della malta, e si manifesta sotto forma di fessure con andamento verticale. 

Lesioni per schiacciamento

Lesioni per pressoflessione

In presenza di pressoflessione, la rottura per compressione delle murature avviene prima che siano raggiunti i limiti di resistenza del materiale allo schiacciamento, a causa della sovrapposizione delle tensioni prodotte dalla flessione e dalla compressione. Questa tipologia di dissesto è strettamente correlata ai fenomeni di carico di punta ed è prodotta dalla presenza di un’azione di compressione non centrata rispetto alla sezione del muro.

In presenza di zone meno caricate (tipicamente le zone immediatamente al di sopra dei fori finestra), è possibile invece notare lesioni dovute alle tensioni di trazione prodotte dalla flessione. La principale causa perturbatrice capace d’indurre questo dissesto è l’eterogeneità dei moduli elastici che caratterizzano i materiali costituenti la muratura; essa determina, infatti, un’eccentricità dell’asse meccanico della membratura rispetto a quello geometrico, anche nel caso in cui quest’ultimo sia perfettamente verticale. Visivamente, la lesione caratteristica del dissesto da pressoflessione, si manifesta sotto forma di deformazione, caratterizzata dallo smembramento della compagine in due o più tronchi verticali separati da superficie di discontinuità irregolari con andamento medio parallelo ai paramenti.

Per effetto di questo dissesto i paramenti subiscono una inflessione concorde o discorde a seconda che le frecce d’incurvamento abbiano lo stesso senso o senso contrario. Nelle murature ordinarie di fabbrica si stabilisce, in genere, una sola superficie interna di discontinuità. Solo nei muri di grosso spessore le superfici di discontinuità sono più di una e il prisma murario si risolve in più di due elementi. La flessione iniziale comincia sempre dal paramento più resistente.

Lesioni per pressoflessione

 

Lesioni da assestamento

Le lesioni di assestamento costituiscono la traccia visibile dell’assetto definitivo a cui la scatola muraria giunge nelle prime fasi di vita. Questo genere di lesione deriva dai processi di traslazione verticale che la muratura subisce durante la costruzione, a causa del progressivo assestamento del terreno o del più ritardato assestamento dello stesso materiale da costruzione. Tale fenomeno è fortemente influenzato dall’altezza e dal peso complessivi del fabbricato, dallo spessore e numero dei giunti di malta e dalla rapidità di avanzamento dei lavori. Alla luce di quanto esposto, sarebbe opportuno costruire le strutture murarie mantenendole sullo stesso piano orizzontale, facendole quindi riposare per step successivi in modo che l’assestamento sia graduale ed uniforme.

Le fessure di assestamento, a prescindere dalla direzione, si manifestano con spessori esigui, superficiali e collocate vicino a bucature, negli angoli o all’incrocio tra due murature o nel punto di connessione tra parete e solaio.

Nel caso pratico è possibile riportare tre differenti tipi di assestamento:

  • assestamento dei materiali;
  • assestamento delle malte;
  • assestamento del piano fondale.

L’assestamento imputabile ai materiali, essendo dell’ordine di qualche decimo di millimetro, è di difficile rilievo. Si manifesta soprattutto quando il pannello murario è costituito da pietre tenere: l’accorciamento, infatti, è funzione del modulo di elasticità della roccia da cui provengono le stesse pietre. Questo tipo di lesione si genera con più frequenza in corrispondenza degli incroci dei muri o nelle angolate dei fabbricati, nella chiave di archi e volte ed all’appoggio delle piattabande.

L’assestamento riferibile alle malte risulta essere più significativo in quanto soggette a forte compressione e, a seguito della fase di presa ed indurimento, diminuiscono sensibilmente di volume. Proprio per questo motivo la regola dell’arte prevedeva, e prevede tuttora, che i ricorsi di malta fossero sottili ed ammettessero spessore inferiore al centimetro; viceversa si potevano manifestare importanti effetti di assestamento sotto forma di lesioni.

Per quanto riguarda l’assestamento che avviene all’interfaccia tra terreno e fondazione, è possibile riportare che questo fenomeno si manifesta a causa di una lenta espulsione dell’acqua interstiziale nel sottosuolo compresso o per un abbassamento delle falde acquifere. 

L'articolo continua con al trattazione delle lesioni da sisma e da cedimenti delle fondazioni.

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