Comportamento meccanico delle costruzioni in muratura Qualità muraria e livelli di conoscenza

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1 COSTRUZIONI ESISTENTI IN MURATURA (CAP. 8 DELLE NTC) LIVELLI DI CONOSCENZA E INDAGINI IN SITU, INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO E COLLAUDI Convegno organizzato da Bossong SpA e ATE Associazione Tecnologi per l Edilizia Comportamento meccanico delle costruzioni in muratura Qualità muraria e livelli di conoscenza Prof. Ing. Antonio Borri Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria - Socio ATE Comportamento murature = comportamento costruzioni in c.a. o acciaio Comportamento murature storiche = comportamento murature moderne Motivi: 1) NRT 2) Vincoli monolateri Il materiale muratura è un prodotto artigianale il cui comportamento meccanico dipende da vari fattori (materiali impiegati, tipo di tessitura, sapienza costruttiva, etc etc). 1

2 1) Non Resistenza a Trazione Differenza tra costruzione e struttura (Viollet-le-Duc ) Esempio didattico (Di Pasquale) Foglio di alluminio (o un tessuto) Cambiando P cambia la struttura resistente : bordi vincolati Fibre sollecitate ( struttura resistente ) P Tutto il resto è inerte P Es.: pannello murario carico verticale P a) Materiale elastico perfetto B= 4 m H= 2 m S=0.3 metri P=40 Kn cr=5 N/mmq tr=0.5 N/mmq E=2000 N /mmq b) Materiale scarsamente resistente a trazione 2

3 Prove sperimentali 2) Vincoli monolateri: trasmettono la compressione ma non la trazione Sollecitazione sismica h cp1 cp2 P1 P2 A1 A2 A1 A2 b 1 b 2 Assemblaggio di elementi posti uno sull altro,.il tutto è tenuto insieme dalla sola forza peso. 3

4 Nessuno ha mai pensato di incollare un elemento all altro e quella sabbia mescolata con poca calcina disposta tra un elemento e l altro aveva il solo scopo di regolarizzare la superficie di appoggio Conseguenze di: 1) NRT 2) Vincoli monolateri Distinzione tra costruzione e struttura resistente per gli edifici in muratura Meccanismi locali e non comportamento globale (almeno per gli edifici storici non manomessi ) In una costruzione in muratura una azione localizzata produce effetti localizzati struttura resistente = f (azione) In una costruzione realizzata con materiali moderni una forza applicata in un punto produce effetti in tutta la struttura. struttura resistente = tutta, sempre 4

5 IMPORTANZA DELLA QUALITÀ MURARIA 5

6 tipologie murarie e comportamento meccanico Modello di muratura isodoma DIATONI ORTOSTATI GIUNTI SFALSATI FILARI ORIZZONTALI 6

7 B B B h h h P q P q P q BLOCCO MONOLITICO OPUS QUADRATUM SOLO ORTOSTATI F = 0,25 P F = 0,245 P F = 0,125 P all altro estremo 7

8 (Parentesi) Qualità, certezze matematiche e imperscrutabilità del caso. Monumento alla Impossibilità (di comprendere fino in fondo il comportamento delle costruzioni murarie) Trave di copertura Apparecchio di appoggio (!!!) Costruzione rurale nella zona di Foligno (foto ing. Giannantoni, presa dopo la serie sismica del ) D altra parte Edicola in pietra a Nocera Umbra (località Bagnara). (Ancora per la serie: difficile comprendere fino in fondo il comportamento delle costruzioni murarie) 8

9 Edificio Aquila senza danni Centro storico de L Aquila, Aprile

10 Da non scordare: la qualità del costruito in Italia è piuttosto variegata : Comunque, senza qualità non si hanno cinematismi... e senza cinematismi non possiamo nemmeno iniziare a ragionare. 10

11 Caso delle murature aquilane Caratteristiche meccaniche? Prove chimiche: 1 p. calce 3 p. sabbia necessità di prove. 11

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13 da: Mario Centofanti, L Aquila città di piazze: spazi urbani e tecniche costruttive, Ed. Carsa, Pescara

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16 Collegamenti 16

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18 (da G. Cangi: Manuale del Recupero strutturale e antisismico) 18

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20 Murature non crollate murature buone NO (influenza delle differenze di input, carico, condizioni manutenzione, etc ) Qualità delle malte (diverse?) Crolli disgregazione muratura in vari casi SI Meccanismo di collasso: disgregazione senza cinematismi (disegno: G. Cangi) 20

21 disgregazione senza cinematismi (elab.:g. Cangi) Foto: Arch. Antonio Castellucci 21

22 CENTRO STORICO DE L AQUILA: CASI DI STUDIO ( ) CHIESA DI S. MARIA DI PAGANICA CHIESA DI SAN SILVESTRO PALAZZO CARLI BENEDETTI PALAZZO PICA ALFIERI PALAZZO NOTAR NANNI Con gli allievi del Master in Miglioramento sismico, restauro e consolidamento di Foligno L AQUILA: CASI DI STUDIO UNI.PG Chiesa di S. Maria di Paganica Chiesa di San Silvestro Palazzo Carli Benedetti Palazzo Pica Alfieri Palazzo Notar Nanni. la qualità muraria Tipologie murarie comportamento meccanico connessioni. Att! Contesto diverso dal passato: NTC2008 Linee Guida BBCC accelerazione sostenibile 22

23 Per i beni culturali tutelati, è in ogni caso possibile limitarsi ad interventi di miglioramento, secondo quanto disposto al comma 4, art. 29 del decreto legislativo n. 42/2004 Codice dei beni culturali e del paesaggio, è peraltro comunque richiesto di calcolare i livelli di accelerazione del suolo corrispondenti al raggiungimento di ciascuno stato limite previsto per la tipologia strutturale dell edificio, nella situazione precedente e nella situazione successiva all eventuale intervento. QUALITA MURARIA: dipende delle azioni Occorre distinguere per tipologia di carico: 1) Azioni verticali 2) Azioni orizzontali ortogonali al piano 3) Azioni orizzontali nel piano della muratura Tipologie murarie che possono essere considerate buone o accettabili per un tipo di azioni possono non esserlo per un tipo di carico diverso 23

24 Esempi: FP B C C A B A A A C V NP 24

25 Influenza della qualità muraria: singolo o doppio paramento Sollecitazione sismica Sollecitazione sismica h cp P h cp1 cp2 P1 P2 A A b A1 A2 A1 b 1 A2 b 2 comportamento per azioni ortogonali al piano Pareti a sacco: C decresce rapidamente monolitica doppio paramento 2 3,6 25

26 INGRANAMENTO Importanza della presenza di elementi di connessione tra i paramenti ai fini del comportamento sotto azioni ortogonali al piano In murature a blocchi squadrati disposti correttamente, o in murature a due paramenti ben collegati da diatoni lo scorrimento è impedito comportamento monolitico Influenza della qualità muraria sui meccanismi ad arco 26

27 Influenza della qualità muraria sui meccanismi ad arco: influenza delle cavità Influenza della dimensione degli inerti N N b b 27

28 Muratura con inerti di piccola dimensione correttamente posti in opera Muratura con inerti di dimensione rilevante correttamente posti in opera Muratura con inerti di piccola dimensione scorrettamente posti in opera influenza della tessitura 3-5 t/m 2 12 t/m 2 28

29 Influenza della presenza di giaciture orizzontali sui meccanismi di ribaltamento Il pannello realizzato con una muratura caotica si frantuma in maniera irreversibile a causa dell oscillazione. La presenza di giaciture orizzontali permette il verificarsi di cinematismi: le oscillazioni avvengono con cerniere cilindriche che non danneggiano il pannello murario. Influenza delle connessioni Diverso comportamento sismico delle pareti esposte in relazione al sistema di connessione. (disegni: Ing. G. Cangi) 29

30 PERCORSO METODOLOGICO (da Sisto Mastrodicasa) processo diagnostico 1) anamnesi 2) esame obiettivo 3) indagini strumentali diagnosi (terapia) Nessun effetto è in natura senza cagione: intendi la ragione e non ti bisognerà l esperienza (L. Da Vinci, Pensieri) CENTRO STUDI SISTO MASTRODICASA per il consolidamento ed il restauro del patrimonio strutturale, edilizio e monumentale Ing. Sisto Mastrodicasa Tra i vari incarichi: condizioni statiche della cupola del Brunelleschi e del Ponte Vecchio a Firenze 30

31 Importanza del percorso metodologico: processo diagnostico-diagnosi-terapia Il processo diagnostico ( Serie di indagini che porta alla formulazione di una diagnosi ) a) anamnesi ( raccolta della storia clinica del paziente ) b) esame obiettivo c) indagini strumentali La Diagnosi ( Formulazione di una ipotesi sulla natura e/o sulla sede di una malattia a seguito della valutazione dei sintomi ) La Terapia ( Provvedimenti adottati allo scopo di combattere la malattia ) IQM - Indice di Qualità Muraria (Borri - De Maria) Su: L Edilizia, Ed. De Lettera (pdf su 31

32 IQM : INDICE DI QUALITA MURARIA OBIETTIVI: a) valutazione della qualità muraria espressa mediante un indice; b) stima dei parametri meccanici della muratura necessari per effettuare le verifiche di sicurezza richieste dalle NTC 2008 per gli edifici esistenti. IQM - Indice di Qualità Muraria Ricerche Regione Umbria (Alta Val Tiberina, ) L.R. Umbria n. 18 del 2002 (prevenzione sismica) Progetto ReLUIS ( ): perfezionamenti Ultimi miglioramenti: IQM distinto in base alla direzione dell azione sollecitante (tre indici di qualità muraria: IQM per azioni verticali, IQM per azioni ortogonali al piano ed IQM per azioni nel piano) Migliore calibrazione dei parametri della regola dell arte Recepimento contributi di altre UR (IUAV, PoliMI) 32

33 Parametri della regola dell arte: MA. = qualità della malta / efficace contatto fra elementi / zeppe; P.D. = ingranamento trasversale / presenza dei diatoni; F.EL. = forma degli elementi resistenti; D.EL. = dimensione degli elementi resistenti; S.G. = sfalsamento dei giunti verticali / ingranamento nel piano della parete; OR. = orizzontalità dei filari; RE.EL. = resistenza degli elementi. Giudizio sul rispetto dei parametri della regola dell arte: R. = parametro rispettato; P.R. = parametro parzialmente rispettato; N.R. = parametro non rispettato. Valutazione di IQM tramite i giudizi sul grado di rispetto della regola dell arte si valuta l IQM per azioni verticali, orizzontali ortogonali al piano e orizzontali nel piano Influenza della REGOLA DELL ARTE sul comportamento meccanico della muratura SG sfalsamento giunti OR filari orizzontali D.EL dimensione elementi PD ingranamento trasversale 33

34 SINTESI comportamento meccanico della muratura in f.ne del valore di IQM tre categorie di comportamento (A, B e C) IQM = 10 IQM IQM = 0 A B C Qualità della malta 34

35 Ingranamento nel piano, metodo di valutazione qualitativa 35

36 Ingranamento nel piano, metodo di valutazione quantitativo: Linea di Minimo Tracciato (IUAV Venezia ) SCHEDA SINTETICA PER VALUTAZIONE DELLA QUALITA MURARIA (I.Q.M.) Azioni verticali Azioni fuori piano Azioni nel piano NR PR R NR PR R NR PR R OR. Orizzontalità dei filari P.D. Presenza dei diatoni / ingranamento trasversale F.EL. Forma degli elementi resistenti S.G. Sfalsamento dei giunti verticali / ingranamento nel piano D.EL. Dimensione degli elementi resistenti MA. Qualità della malta / efficace contatto fra elementi / zeppe RE.EL. Resistenza degli elementi Indice IQM IQM RE.EL. OR. P.D. F.EL. S.G. D.EL. MA. IQM vert. f M minmed-max (N/cmq) E minmed-max (N/mmq) IQM nel piano τ 0 minmed-max 2,3-2,9-3,6-4,5-5,6-6,9-8,6-10,7-13,3-16,5-3,0-3,7-4,55-5,6-6,9-8,45-10,4-12,8-15,75-19,35-3,7 4,5 5,5 6,7 8,2 10,0 12,2 14,9 18,2 (N/cmq) 22,2 IQM fuori piano 0 IQM 4 4 < IQM < 7 7 IQM 10 Ipotesi nelle verifiche Muratura caotica. Verifica Ipotesi di paramenti non Ipotesi di muratura fuori piano non rispettata ben ingranati. monolitica. Forma degli elementi resistenti (F.EL.) NR Prevalenza di elementi di forma irregolare o arrotondata oppure ciottoli su entrambe le facce della parete. Compresenza di elementi irregolari o ciottoli e blocchi di forma squadrata o mattoni.pareti con una faccia di blocchi di PR forma regolare o mattoni e l altra faccia di ciottoli od elementi di forma irregolare. Elementi arrotondati o irregolari ma con interstizi riempiti di zeppe ben inserite. R Prevalenza di elementi di forma squadrata o sbozzata oppure mattoni o laterizi di forma parallelepipeda su entrambe le facce della parete. Resistenza elementi (RE.EL.) Dimensione degli elementi (D.EL.) Elementi degradati (> 50% del totale degli elementi). Prevalenza di elementi con la loro dimensione NR Elementi laterizi con percentuale di foratura > 70%. NR maggiore sotto i 20 cm. Mattoni in fango o argilla non cotta. Parete di soli diatoni in mattoni pieni. Elementi della muratura degradati ( fra 10% e 50% del Prevalenza di elementi con la loro dimensione totale degli elementi ). PR Elementi laterizi con foratura fra 70% e 45%. PR maggiore fra 20 e 40 cm. Compresenza di elementi di dimensione variabile. Elementi in tufo tenero (calcarenite). Pietre non degradate o poco degradate. Muratura con pochi elementi degradati (< 10%). Prevalenza di elementi con la loro dimensione R Mattoni pieni cotti. Elementi di tufo duro (vulcanico). R maggiore sopra i 40 cm. Elementi laterizi con foratura < 45%. Blocchi in calcestruzzo (anche forati). Sfalsamento giunti verticali / Ingranamento nel piano (S.G.) Metodo quantitativo Metodo qualitativo Giunti verticali allineati. Parete a paramento unico: LMT < 140. Giunti allineati verticalmente su due o più Parete a doppio paramento: LMT < 140 su una faccia e LMT < 160 elementi in ampie porzioni della parete. sull altra faccia. NR Parete di soli diatoni di mattoni pieni, anche Parete di soli diatoni di mattoni pieni, qualunque sia il valore di LMT. con giunti verticali sfalsati. Parete con pietre di piccole dimensioni qualunque sia il valore di LMT. Evidente assenza d ingranamento su una o Evidente assenza d ingranamento su una o più linee verticali della parete. più linee verticali della parete. Parete a paramento unico: LMT fra 140 e 160. Parete a doppio paramento: Giunto verticale in posizione intermedia tra PR a) entrambi i paramenti con LMT fra 140 e 160. zona centrale dell elemento inferiore e il b) LMT rispettato su una faccia e non rispettato sull altra faccia. suo bordo. c) LMT rispettato su una faccia e parzialmente rispettato sull altra faccia. Giunti verticali in corrispondenza della Parete a paramento unico: LMT > 160 zona centrale dell elemento inferiore R Parete a doppio paramento: LMT > 160 su entrambe le facce. (escluso il caso di parete in mattoni pieni disposti solo a diatoni). Qualità della malta / efficace contatto fra elementi / zeppe (MA.) Malta scadente o degradata e polverulenta e del tutto priva di coesione. Malta assente (escluso caso previsto sotto in R ). NR Giunti di malta di dimensioni eccessive, paragonabili a quelle degli elementise la malta non è di ottima qualità. Muratura di elementi porosi (es. tufo)con scarsa aderenza fra la malta e gli stessi elementi. Malta di qualità intermedia, con giunti non eccessivamente erosi. PR Murature con elementi irregolari e malta degradata ma con zeppe efficacemente inserite negli spazi fra elementi. Malta in buono stato e ben conservata, con giunti di dimensione non eccessiva rispetto alle pietre o ai mattoni o con giunti ampi e malta di ottima qualità. R Muratura con grandi elementi squadrati e priva di malta o con strato di malta sottilissimo. In tal caso si intende rispettato il requisito di un efficace contatto fra le pietre. Forma degli elementi resistenti (F.EL.) Sfalsam. giunti vert. / Ingranam. nel piano (S.G.) R PR NR R PR NR Presenza diatoni / ingranamento trasversale (P.D.) Sezione muraria non visibile Sezione muraria (osservazione facce parete ed visibile esecuzione di saggi interni) LMT inferiore a 125 cm. Pietre piccole rispetto allo spessore del Pietre di piccole muro; assenza di pietre palesemente NR dimensioni qualunque sia disposte in senso trasversale alla parete il valore di LMT. ( di testa ). Paramento ben tessuto ed ordinato LMT compresa fra 155 almeno su una faccia; alcune pietre PR cm e 125 cm. sono disposte di testa ; spessore del muro non eccessivo rispetto alle dimensioni delle pietre. Paramento ben tessuto; blocchi o pietre di dimensione paragonabile a quella R LMT maggiore di 155 cm dello spessore della parete; presenza sistematica di pietre disposte di testa. Orizzontalità dei filari (OR.) I tratti orizzontali sono interrotti o con NR evidenti sfalsamenti sull intera facciata muraria. Situazioni intermedie fra il rispetto e il non PR rispetto, compreso il caso di filari orizzontali solo su una faccia della parete. Filari orizzontali su gran parte della parete, senza presentare interruzioni di continuità e R su entrambe le facce della parete. Murature listate con listature a interasse inferiore a 60 cm. Malta / Contatto fra elementi / zeppe (MA.) Dimensione degli elementi (D.EL.) PR NR R PR NR R Diatoni / Ingranam. trasvers. (P.D.) Orizzontalità dei filari (OR.) R PR NR R PR NR 36

37 Azioni verticali Azioni fuori piano Azioni nel piano NR PR R NR PR R NR PR R OR. Orizzontalità dei filari P.D. Presenza dei diatoni / ingranamento trasversale F.EL. Forma degli elementi resistenti S.G. Sfalsamento dei giunti verticali / ingranamento nel piano D.EL. Dimensione degli elementi resistenti MA. Qualità della malta / efficace contatto fra elementi / zeppe RE.EL. Resistenza degli elementi Indice IQM IQM RE.EL. OR. P.D. F.EL. S.G. D.EL. MA. IQM vert. f M minmed-max (N/cmq) E minmed-max (N/mmq) IQM nel piano τ 0 minmed-max (N/cmq) ,3-3,0-3,7 2,9-3,7-4,5 3,6-4,55-5,5 4,5-5,6-6,7 5,6-6,9-8,2 6,9-8,45-10,0 8,6-10,4-12,2 10,7-12,8-14,9 13,3-15,75-18,2 IQM fuori piano 0 IQM 4 4 < IQM < 7 7 IQM 10 Ipotesi nelle verifiche Muratura caotica. Verifica Ipotesi di paramenti non Ipotesi di muratura fuori piano non rispettata ben ingranati. monolitica. 16,5-19,35-22,2 Forma degli elementi resistenti (F.EL.) NR Prevalenza di elementi di forma irregolare o arrotondata oppure ciottoli su entrambe le facce della parete. Compresenza di elementi irregolari o ciottoli e blocchi di forma squadrata o mattoni.pareti con una faccia di blocchi di PR forma regolare o mattoni e l altra faccia di ciottoli od elementi di forma irregolare. Elementi arrotondati o irregolari ma con interstizi riempiti di zeppe ben inserite. Prevalenza di elementi di forma squadrata o sbozzata oppure mattoni o laterizi di forma parallelepipeda su entrambe le R facce della parete. NR PR R Presenza diatoni / ingranamento trasversale (P.D.) Sezione muraria non visibile Sezione muraria (osservazione facce parete ed visibile esecuzione di saggi interni) LMT inferiore a 125 cm. Pietre di piccole dimensioni qualunque sia il valore di LMT. LMT compresa fra 155 cm e 125 cm. LMT maggiore di 155 cm Pietre piccole rispetto allo spessore del muro; assenza di pietre palesemente disposte in senso trasversale alla parete ( di testa ). Paramento ben tessuto ed ordinato almeno su una faccia; alcune pietre sono disposte di testa ; spessore del muro non eccessivo rispetto alle dimensioni delle pietre. Paramento ben tessuto; blocchi o pietre di dimensione paragonabile a quella dello spessore della parete; presenza sistematica di pietre disposte di testa. NR PR R Orizzontalità dei filari (OR.) I tratti orizzontali sono interrotti o con evidenti sfalsamenti sull intera facciata muraria. Situazioni intermedie fra il rispetto e il non rispetto, compreso il caso di filari orizzontali solo su una faccia della parete. Filari orizzontali su gran parte della parete, senza presentare interruzioni di continuità e su entrambe le facce della parete. Murature listate con listature a interasse inferiore a 60 cm. 37

38 NR PR R Resistenza elementi (RE.EL.) Elementi degradati (> 50% del totale degli elementi). Elementi laterizi con percentuale di foratura > 70%. Mattoni in fango o argilla non cotta. Elementi della muratura degradati ( fra 10% e 50% del totale degli elementi ). Elementi laterizi con foratura fra 70% e 45%. Elementi in tufo tenero (calcarenite). Pietre non degradate o poco degradate. Muratura con pochi elementi degradati (< 10%). Mattoni pieni cotti. Elementi di tufo duro (vulcanico). Elementi laterizi con foratura < 45%. Blocchi in calcestruzzo (anche forati). NR PR R Dimensione degli elementi (D.EL.) Prevalenza di elementi con la loro dimensione maggiore sotto i 20 cm. Parete di soli diatoni in mattoni pieni. Prevalenza di elementi con la loro dimensione maggiore fra 20 e 40 cm. Compresenza di elementi di dimensione variabile. Prevalenza di elementi con la loro dimensione maggiore sopra i 40 cm. NR PR R Sfalsamento giunti verticali / Ingranamento nel piano (S.G.) Metodo quantitativo Metodo qualitativo Parete a paramento unico: LMT < 140. Parete a doppio paramento: LMT < 140 su una faccia e LMT < 160 sull altra faccia. Parete di soli diatoni di mattoni pieni, qualunque sia il valore di LMT. Parete con pietre di piccole dimensioni qualunque sia il valore di LMT. Evidente assenza d ingranamento su una o più linee verticali della parete. Parete a paramento unico: LMT fra 140 e 160. Parete a doppio paramento: a) entrambi i paramenti con LMT fra 140 e 160. b) LMT rispettato su una faccia e non rispettato sull altra faccia. c) LMT rispettato su una faccia e parzialmente rispettato sull altra faccia. Parete a paramento unico: LMT > 160 Parete a doppio paramento: LMT > 160 su entrambe le facce. Giunti verticali allineati. Giunti allineati verticalmente su due o più elementi in ampie porzioni della parete. Parete di soli diatoni di mattoni pieni, anche con giunti verticali sfalsati. Evidente assenza d ingranamento su una o più linee verticali della parete. Giunto verticale in posizione intermedia tra zona centrale dell elemento inferiore e il suo bordo. Giunti verticali in corrispondenza della zona centrale dell elemento inferiore (escluso il caso di parete in mattoni pieni disposti solo a diatoni). NR PR R Qualità della malta / efficace contatto fra elementi / zeppe (MA.) Malta scadente o degradata e polverulenta e del tutto priva di coesione. Malta assente (escluso caso previsto sotto in R ). Giunti di malta di dimensioni eccessive, paragonabili a quelle degli elementise la malta non è di ottima qualità. Muratura di elementi porosi (es. tufo)con scarsa aderenza fra la malta e gli stessi elementi. Malta di qualità intermedia, con giunti non eccessivamente erosi. Murature con elementi irregolari e malta degradata ma con zeppe efficacemente inserite negli spazi fra elementi. Malta in buono stato e ben conservata, con giunti di dimensione non eccessiva rispetto alle pietre o ai mattoni o con giunti ampi e malta di ottima qualità. Muratura con grandi elementi squadrati e priva di malta o con strato di malta sottilissimo. In tal caso si intende rispettato il requisito di un efficace contatto fra le pietre. Forma degli elementi resistenti (F.EL.) Sfalsam. giunti vert. / Ingranam. nel piano (S.G.) R PR NR R PR NR Malta / Contatto fra elementi / zeppe (MA.) Dimensione degli elementi (D.EL.) R PR NR R PR NR Diatoni / Ingranam. trasvers. (P.D.) Orizzontalità dei filari (OR.) R PR NR R PR NR 38

39 CALCOLO DELL I.Q.M. IQM RE.EL. OR. P.D. F.EL. S.G. D.EL. MA. Determinazione categoria meccanica della muratura Categoria Azioni A B C azioni verticali 5 IQ 10 2,5 IQ < 5 0 IQ < 2,5 azioni orizzontali ortogonali 7 IQ 10 4 < IQ < 7 0 IQ 4 azioni orizzontali complanari 5 < IQ 10 3 < IQ 5 0 IQ 3 39

40 FOTO SCHEMI DESCRIZIONE MATERIALI GEOMETRIA ANALISI IQM FOTO SCHEMI DESCRIZIONE MAT ANALISI IQM GEOMETRIA FOTO SCHEMI DESCRIZ. MATERIALI GEOMETRIA ANALISI IQM SCHEDA DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA MURARIA NUM. 03 SCHEDA DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA MURARIA NUM. 12 Vista assonometrica Prospetto Prospetto Muratura di mattoni a 2 teste con elementi disposti ortogonalmente al piano della muratura. Muratura realizzata con mattoni perfettamente squadrati disposti tutti con la dimensione maggiore ortogonalmente al piano della muratura stessa, tessitura muraria che rispetta l orizzontalità dei filari, ma presenta un parziale sfalsamento dei giunti verticali. Tipologia costruttiva recente. Assonometria Sezione Muratura di blocchi di pietra sbozzata talvolta con presenza di laterizi e ciottoli. Muratura in pietra calcarea bianca o rosata, talvolta sono presenti localmente laterizi o ciottoli di fiume. Tessitura muraria nel rispetto dell orizzontalità dei filari con filari regolari di altezze diverse. Sfalsamento dei giunti verticali approssimativo e praticamente assenti i diatoni passanti. Laterizi mattoni di argilla cotta, di forma regolare. Realizzata generalmente con malta cementizia di buona qualità. I giunti di malta però sono troppo grossi rispetto ai mattoni a causa della tessitura di soli diatoni. Ciottoli di fiume naturali e spaccati. Calcari compatti e a frattura concoide, colori vari. Laterizi di argilla cotta. Malta di calce e sabbia di qualità intermedia. s P.D. MA. l F. EL. h S. G. Dimensioni e forme ricorrenti dei blocchi: s = cm h = 5 6 cm l = cm R. D. OR. EL. EL. R NR R NR R R NR N.B. giunti di malta di dimensioni eccessive; parete di soli diatoni. Categoria Metodo punteggi Verticali Fuori piano Nel piano A A B LMT (sezione) > IQM Parametri meccanici: valori MIN MAX fm (N/cmq) (N/cmq) 5,6-8,2 s P.D. MA. l F. EL. h S. G. Dimensioni e forme ricorrenti dei blocchi: s = 8 15 cm h = 8 13 cm l = cm R. D. OR. EL. EL. NR PR R PR R R PR N.B. L ingranamento trasversale è assente (si veda il valore della LMT fuori piano). Lo sfalsamento dei giunti SG risulta PR in quanto esso è parzialmente rispettato su entrambi i paramenti. Categoria Metodo punteggi Verticali Fuori piano Nel piano A B A LMT (sezione) doppio IQM 6,5 5,5 5,5 Parametri meccanici: valori MIN MAX fm (N/cmq) E (N/mmq) E (N/mmq) (N/cmq) 6,2-9,0 SCHEDA DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA MURARIA AQUILA schede esemplificative sviluppate e commentate Assonometria + 3 specifiche per le murature aquilane Muratura di pietrame con malta di calce e sabbia mista a scaglie di pietra. II paramento esterno è costituito da pietre poste con la dimensione maggiore secondo la profondità. Le pietre di riempimento di dimensione minore appaiono piuttosto incoerenti e slegate. Scaglie di pietra contribuiscono a regolarizzare il piano d appoggio e a creare bancate orizzontali ad interassi variabili da 60 cm ad 1 metro. Il paramento interno si differenzia da quello esterno solo per una minore cura nella scelta degli elementi e nella regolarità dei filari. Per elevati spessori dei muri si possono formare superfici di distacco lungo piani verticali interni al setto per la presenza di un nucleo irregolare formato da piccoli ciottoli e materiale minuto o, addirittura di due paramenti accostati e non connessi trasversalmente. Pietrame calcareo. Malta di calce e sabbia spesso polverulenta ed erosa per i primi 5-10 cm del paramento esterno.per muri di elevato spessore vi può essere riempimento incoerente. Dimensioni e forme ricorrenti dei blocchi: h s = cm h = 8 15 cm l s l = cm F. S. R. D. Fuori Nel P.D. MA. OR. Categoria Verticali EL. G. EL. EL. piano piano Metodo NR NR NR NR R PR PR punteggi C C C LMT (sezione) N.B. Ingranamento assente pur con LMT di circa 150 in quanto le pietre sono arrotondate. IQM 1,5 1,5 1 Parametri meccanici: valori MIN MAX fm (N/cmq) E (N/mmq) 0 (N/cmq) ,3-3,7 SCHEDA DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA MURARIA AQUILA 02 40

41 Tau0 medio ( N/cmq ) FOTO SCHEMI DESCRIZ. MAT. GEOMETRIA ANALISI IQM SCHEMI FOTO DESCRIZ. MATERIALI GEOMETRIA ANALISI IQM SCHEDA DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA MURARIA AQUILA 02 SCHEDA DI VALUTAZIONE DELLA QUALITA MURARIA AQUILA 03 Prospetto Assonometria Muratura di blocchi di pietra squadrata e ciottoli a doppio paramento. Sezione Muratura di tessitura fortemente disomogenea: costituita da paramento esterno di blocchi di pietra squadrata con buona tessitura muraria, rispetto dei filari orizzontali e sfalsamento dei giunti verticali. Il paramento interno è di ciottoli e scaglie di pietra disposte in maniera casuale con interposti detriti di piccole dimensioni. Spessore murario di notevoli dimensioni cm. Spesso rinvenuta in chiese e campanili. Paramento esterno in pietra calcarea compatta. Malta di calce e sabbia polverulenta. s P.D. MA. l F. EL. h S. G. Dimensioni e forme ricorrenti dei blocchi: (paramento esterno) s = cm h = 8 17 cm l = cm R. EL. OR. D. EL. NR NR NR PR R PR PR N.B. Sul paramento interno ciottoli di dimensione minima. La LMT nel piano è PR sul paramento esterno ed NR sul paramento interno di ciottoli, pertanto il giudizio sul parametro SG relativo allo sfalsamento dei giunti verticali è NR. Categoria Metodo punteggi LMT (sezione) Verticali Fuori piano Nel piano C C C e < 140 IQM 1,5 1,5 1 Parametri meccanici: valori MIN MAX fm (N/cmq) E (N/mmq) 0 (N/cmq) ,3-3,7 Prospetto Sezione Muratura di pietra di dimensioni minute, mista a ciottoli naturali o spaccati e pietrame. Muratura caotica realizzata con pietre di vario tipo, laterizi, scaglie irregolari, inserti in legno con funzione di incatenamento. Le pietre di dimensione minore sono frequenti all interno della sezione mentre sui lati esterni si cerca di inserire le pietre più grandi. Gli elementi presentano forme molto irregolari (scaglie di pietra) e dimensioni medio-piccole. La tessitura muraria è caotica, non sono rispettati i filari orizzontali, né lo sfalsamento dei giunti verticali; assenti i diatoni. Pietre calcaree naturali e spaccati; pietre compatte e fratturate di colori vari. Laterizi (mattoni) di argilla cotta, interi, spaccati e scaglie. Malta di calce, talvolta si trova malta di argilla, ambedue di scadente qualità e spesso fortemente erose nel tratto più esterno della sezione muraria s P.D. MA. l h F. EL. S. G. Dimensioni e forme ricorrenti dei blocchi: s = 8 12 cm h = cm l = cm R. EL. OR. D. EL. NR NR NR NR R NR NR Categoria Metodo punteggi Verticali Fuori piano Nel piano C C C LMT (sezione) IQM Parametri meccanici: valori MIN MAX fm (N/cmq) E (N/mmq) 0 (N/cmq) , S. Maria di Paganica IQM nel piano vs Tau0 medio Santiago di Compostela (blocchi di granito) Tau0 media: y = 2,4573e 0,2063x R 2 = 0,9472 IQM nel piano 41

42 Indagini strutturali, analisi, e diagnosi per il restauro del Portico della Gloria nella Cattedrale di Santiago de Compostela 42

43 Correlazione tra IQM e caratteristiche meccaniche: valori delle NCT 2008 Combinando le tipologie della tabella C.8.B.1. (circolare esplicativa NCT) con i possibili coefficienti correttivi della tabella C.8.B.2: 36 diverse tipologie murarie ufficiali. Per ciascuna tipologia si può valutare l IQM e quindi esaminare le correlazioni tra gli IQM trovati e i valori delle caratteristiche meccaniche forniti dalle tabelle delle NCT. Tabella C.8.B.1 della Circolare esplicativa alle NTC 2008 relativa alle tipologie murarie. 43

44 Determinazione di IQM in base alle descrizioni nella Circolare 617/2009. Esempio: 0 (medio) = 2,6 N/cmq 44

45 In base alla descrizione si valutano i parametri della regola dell arte ( muratura ufficiale ) e si perviene ai valori di IQM Esempio: Correlazione fra IQM nel piano e Tau0 (medio) In questo caso d esempio si è trovato un punto nel diagramma: IQM nel piano 0 0 Punto di coord. 0.5, 2.6 corrispondente alla muratura ufficiale analizzata 2,6 0,5 IQM nel piano 45

46 Tau0 medio ( N/cmq ) Dalle 36 tipologie murarie ufficialmente previste dalle NCT 36 punti sul diagramma di correlazione Correlazioni indagate: - 0 vs IQM nel piano - fm vs IQM verticale - E vs IQM verticale IQM nel piano vs Tau0 medio Tau0 media: y = 2,4573e 0,2063x R 2 = 0,9472 IQM nel piano 46

47 E ( N/mmq) fm medio ( N/cmq ) IQM verticale vs fm medio fm medio: y = 131,13e 0,2083x IQM verticale R 2 = 0, IQM verticale vs E Modulo E medio: y = 684,79e 0,1677x IQM verticale R 2 = 0,

48 0 ( N/cmq ) Correlazioni con prove sperimentali dati NTC2008 prove sperimentali IQM nel piano vs 0 medio IQM nel piano Prove sperimentali su 6 pannelli siti in Sellano Su: Ricerche per la ricostruzione 2003 (Borri, Vignoli, Corradi) RISULTATO: I.Q.M. coerente con le tabelle delle NCT (per 0 e fm: ottima correlazione). Possibile uso di IQM per integrare le tabelle delle NCT Dall IQM di murature non previste dalle NCT si possono ricavare, attraverso le correlazioni trovate, valori delle caratteristiche meccaniche coerenti con le tabelle delle NCT. 48

49 Tau0 ( N/cmq ) Ipotesi di utilizzo delle correlazioni IQM vs MIN-MAX delle tabelle NCT. Data una tipologia muratura non prevista dalle tabelle si calcola il suo IQM e dal grafico sotto riportato si ottengono i valori MIN e MAX per ogni parametro, come se fosse una tipologia muraria inserita nella tabella della normativa IQM nel piano vs Tau0 min e max Tau0 min: y = 1,8913e 0,2168x R 2 = 0,943 IQM nel piano Tau0 max: y = 3,0253e 0,1992x R 2 = 0,9434 max min max min Foglio di calcolo 49

50 ESEMPIO. Chiesa di S. Maria Paganica a L Aquila MA. = qualità della malta / efficace contatto fra elementi / zeppe PR-NR (prove in corso) S.G. = sfalsamento dei giunti verticali / ingranamento nel piano della parete NR OR. = orizzontalità dei filari NR RE.EL. = resistenza degli elementi R 50

51 P.D. = ingranamento trasversale / presenza dei diatoni NR F.EL. = forma degli elementi resistenti NR D.EL. = dimensione degli elementi resistenti NR IQM azioni verticali = 0,5 IQM nel piano = 0,5 IQM ortog. piano = 1 azioni verticali SCARSA qualità azioni complanari SCARSA qualità azioni ort. piano SCARSA qualità f m = N/cm 2 0 = 2,3 3,7 N/cm 2 PROVE IN SITU: Chiesa di S. Antonio a Civitaretenga (AQ) 51

52 PROVE IN SITU: Martinetti piatti doppi nella Chiesa di S. Antonio a Civitaretenga (AQ) 52

53 Rottura a compressione : 20 Kg/cm2 Risultati analoghi per Palazzo Pica Alfieri 53

54 PROVE IN SITU: compressione diagonale a Palazzo Branconio-Farinosi (AQ) PROVE IN SITU: compressione diagonale a Palazzo Branconio-Farinosi (AQ) 54

55 Prove diagonali (effettuate da UNILAB srl spin off dell Università di Perugia) Prova diagonale su pannello rinforzato con reticolatus (Palazzo Branconio-Farinosi - AQ - DL Prof. Riccardo Dalla Negra e Ing.Marco Marzoni) 55

56 Prova diagonale. dx stato originario, sx rinforzato con reticolatus (Oratorio S. Maria della Misericordia - AQ - DL Arch. Antonio Castellucci ) IQM nel piano vs Tau0 Ufficiali NTC ) q m (t/ 10 0 T a u 8 y = 2,4573e 0,2063x R² = 0,9472 ospedale Fo Farnetta Montefalco Trevi Cagli Comune Fo Pale IQM nel piano (AQ) SMMiseric (AQ) Farinosi (AQ) XX Sett. correlazione 56

57 Murature listate 57

58 Influenza della presenza di giaciture orizzontali sui meccanismi di ribaltamento Il pannello realizzato con una muratura caotica si frantuma in maniera irreversibile a causa dell oscillazione. La presenza di giaciture orizzontali permette il verificarsi di cinematismi: le oscillazioni avvengono con cerniere cilindriche che non danneggiano il pannello murario. 58

59 59

60 60