Strutture in muratura esistenti e legami costitutivi: nuove indicazioni dalla Circolare NTC 2018

Le indicazioni sulle strutture esistenti in muratura della Circolare esplicativa delle Norme Tecniche

La Circolare rappresenta uno strumento operativo importante per gli operatori del settore, impegnati nella progettazione e nella realizzazione di nuove strutture e soprattutto negli interventi sulle costruzioni esistenti. Tale circolare, in quanto esplicativa, provvederà ad integrare e completare le informazioni presenti nel vigente testo normativo, assumendo un’importanza rilevante. Infatti, in assenza di tali informazioni, alcuni dati integrativi dovrebbero essere assunti in base a esperienze personali o pubblicazioni scientifiche. 

Come individuare le caratteristiche meccaniche della muratura

Focalizzando l’attenzione nell’ambito degli edifici in muratura un’importante novità è rappresentata dal cambiamento del modo di considerare i legami costitutivi con cui la muratura viene calcolata. Questo viene effettuato tramite la tabella C8.5.I, (scarica il Capitolo C8) che differenzia le caratteristiche meccaniche della muratura a seconda del tipo di criterio preferenziale di rottura della stessa. 

ESEMPIO. Per capire meglio il problema prendiamo come esempio una muratura in mattoni pieni e malta di calce, a seconda delle caratteristiche del blocco o delle prestazioni della malta, il punto debole della tessitura muraria può essere localizzato lato legante piuttosto che aggregato. Per questo motivo il progettista deve poter decidere se sia più idoneo un legame taglio-scorrimento piuttosto che taglio-diagonale.
Queste due tipologie di rottura sono rappresentate all’interno della tabella dai due fattori di resistenza a taglio: il τ₀ che è rappresentativo di una rottura di tipo diagonale, e f_vo per una rottura a scorrimento. 

I legami costitutivi delle fasce murarie: da bilineari diventano multilineari

Un’altra novità è rappresentata dalla maggiore attenzione con cui viene analizzato il comportamento delle fasce murarie: si passa infatti da una valutazione dei legami costituitivi di tipo bilineare ad una di tipo multilineare. Questa novità non è un dettaglio trascurabile poichè fino ad ora, per indicazione della normativa, i legami utilizzati per le fasce erano gli stessi di quelli utilizzati per i maschi, con correzioni qualora esistesse un elemento in grado di resistere a trazione.

Un legame multilineare (come rappresenta l’immagine sottostante) si compone di un iniziale tratto elasto-plastico seguito da una prima caduta della resistenza della muratura stessa, alla quale segue la mobilitazione di una resistenza residua prima del raggiungimento della rottura definitiva. Nella figura seguente, l’area sottesa dal tratto orizzontale è quella che compete alla resistenza residua. 

Figura 1-Legame multilineare, fasce murarie

I valori della resistenza residua vengono determinati, secondo la Circolare, come frazione della resistenza massima fornita in base al tipo di architrave presente. 

In alternativa la Circolare, permette l’utilizzo di un approccio semplificato che permette di degenerare un legame multilineare in uno nuovamente bilineare. 

Figura 2-Legame bilineare, fasce murarie

In questo caso il valore di resistenza massima si riduce al valore della resistenza residua, non raggiungendo più il suo valore di picco. Tale approccio ha come conseguenza la perdita di una quota di prestazione di resistenza importante nella definizione del legame costitutivo e rappresenta un approccio meno aderente alla realtà. 

Prove sperimentali: i risultati dirattamente nei calcoli

Un altro tema importante riguarda l’utilizzo dei risultati provenienti dalle prove sperimentali. Fino ad ora quest’ultime venivano molto spesso utilizzate esclusivamente come parametro per validare le conclusioni tratte da una semplice analisi visiva (prove di livello di conoscenza 2). Al contrario, la nuova Circolare, prevede la possibilità di utilizzare i risultati ottenuti direttamente all’interno del calcolo. Questo può essere effettuato tramite la tabella C8.5.3, la quale fornisce diversi valori del parametro K a seconda della tipologia di prova svolta. Tale parametro potrà essere utilizzato in formule di base statistica che pesano i risultati delle prove con gli intervalli di prestazione forniti dalla tabella della circolare (tabella C8.5.I).

Metodi di verifica: introdotto anche per gli edifici in mutratura lo Sato Limite di Collasso

Sempre per quanto riguarda gli edifici in muratura viene introdotto lo stato limite di collasso, SLC. Quest’ultimo è sempre esistito anche nelle Normative Tecniche 2008 ma, per gli edifici in muratura, non era contemplato. Già nelle Normative Tecniche 2018, tale stato limite viene definito in termini di capacità con la stessa condizione che c’era in passato per lo stato limite di vita, ovvero il decadimento all’80% del tagliante massimo.

Per la condizione ultima troviamo affiancata un’ulteriore verifica che è quella della soglia limite di deformazione. Il valore di spostamento ultimo sarà perciò il minore tra il valore associato al decadimento all’80% e il raggiungimento della soglia limite di deformazione. Questa soglia coinciderà con il raggiungimento della deformazione limite ultima di tutti gli elementi di una data parete in un dato piano, ovvero una concomitanza di rottura. È inoltre presente un controllo della duttilità limite attraverso il fattore di struttura che assume, come limite superiore, un valore pari a 4.

Lo stato limite di vita (SLV) ha come condizione ultima una percentuale che riduce la capacità allo stato limite di collasso, ovvero un coefficiente pari a ¾, che andrà a moltiplicare il valore dello spostamento ultimo a SLC. Questo andrà confrontato con la richiesta massima dettata dallo spettro elastico per lo stato limite di vita.

Anche qui è presente il controllo della duttilità limitata al valore massimo pari a 3. 

Lo stato limite di danno (SLD) viene definito come raggiungimento del limite elastico della bilineare, che viene confrontato con lo spostamento richiesto dallo spettro per lo stato limite di danno. A questo si affianca una limitazione riguardante la soglia di resistenza, ovvero il caso in cui è presente una contemporaneità di elementi che, in una data parete di un dato piano, sono entrati in campo plastico. Il valore finale è rappresentato dal minor valore fra il limite elastico della bilineare e la soglia limite di resistenza. Lo stato limite di operatività (SLO), con la stessa logica dell’SLV, viene calcolato partendo dallo stato limite di danno, al quale viene applicato un coefficiente riduttivo.

La rigidezza dei solai

Nei metodi di calcolo, inoltre, interviene indirettamente il livello di prestazione degli orizzontamenti. 

Figura 3-Rigidezza dei solai

L’importanza dei solai è notevole poichè il solaio ha la funzione, in quanto diaframma orizzontale, di ripartire le forze sismiche sui vari pannelli murari. Qualora il solaio sia estremamente flessibile o addirittura assente, ovvero non è in grado di garantire una significativa ripartizione delle azioni sismiche in porzioni più o meno estese della struttura, l’analisi della risposta sismica può essere effettuata analizzando parte dell’edificio come singoli setti murari, sottoposti alle azioni di loro competenza in base a una suddivisione per aree di influenza conducendo singole analisi di capacità in campo non lineare.

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