MECCANISMI DI COLLASSO PER EDIFICI IN MURATURA

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Bernardo Prospero Vaccaro
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1 MECCANISMI DI COLLASSO PER EDIFICI IN MURATURA ing. Sara Vallucci ing. Francesco Monni

2 MURATURA: materiale da costruzione costituito da blocchi separati (naturali o artificiali) e (non necessariamente) da un legante. Resistenza a trazione scarsa o nulla Tutto è portante Modelli isostatici Edificio pesante

3 Comportamento meccanico della muratura: (schema convenzionale) a) Muratura di buona qualità Comportamento monolitico b) Muratura di media qualità Comportamento intermedio c) Muratura di scarsa qualità Si disgrega caoticamente a b c

4 Quando un muro è di buona qualità?

5 Quando è costruito secondo la REGOLA DELL ARTE REGOLA DELL ARTE Insieme di regole costruttive pratiche a carattere empirico tramandate nel corso della storia. La R.D.A. stabilisce l importanza della tessitura dei blocchi per ottenere un muro di buona qualità.

6 La regola dell arte : prescrizioni costruttive sulla muratura Presenza di DIATONI cioè di pietre passanti da parte a parte della parete.

7 La regola dell arte : prescrizioni costruttive sulla muratura Filari orizzontali Giunti verticali sfalsati

8 La regola dell arte : prescrizioni costruttive sulla muratura Pietre squadrate e con dimensioni adeguate Malta di buone caratteristiche Resistenza propria dei blocchi

9 EDIFICI IN MURATURA ED AZIONI SISMICHE TERREMOTO Accelerazione al piede della struttura Tramite la struttura l accelerazione si trasmette dal terreno ai vari piani posti più in alto. L accelerazione così trasmessa mette in moto le masse dei vari piani, producendo delle FORZE (F = m a). Queste sono le forze sismiche L azione sismica è modellabile tramite una forza orizzontale (F) agente staticamente sulla struttura. F=ma Per ogni sito geografico si può definire un terremoto atteso cioè un accelerazione sismica che ci si deve attendere al suolo.

11 COMPORTAMENTO MONOLITICO: possiamo suddividere la muratura in porzioni che non si disgregano a loro volta dette MACROELEMENTI. MACROELEMENTO: elemento o parte architettonica caratterizzata da una risposta sismica autonoma dal resto della fabbrica. Il loro moto durante l azione sismica definisce il cinematismo di collasso. Muratura sufficientemente monolitica + Terremoto sufficientemente forte = Meccanismo di collasso dell edificio

12 Quando si attiva il meccanismo di collasso? Determinare per quale valore dell azione sismica si ha l attivazione del meccanismo di collasso. Supponiamo di applicare un azione orizzontale alle masse dell elemento murario. Supponiamo che tale azione orizzontale sia via via crescente. Essa è rappresentata da un moltiplicatore dei carichi α.

13 Per determinare il coefficiente α di collasso si può applicare il P.L.V. o le equazioni di equilibrio: 1. l incognita è il coefficiente α: un moltiplicatore dei carichi; 2. il meccanismo consiste in una catena cinematica che deve essere congruente con i vincoli imposti alle pareti; 3. tra più meccanismi cinematicamente ammissibili si innesca quello che richiede minore energia (quello con il coefficiente α più basso). Valutazione dei possibili meccanismi di collasso

14 Meccanismi fuori piano (I modo) Meccanismi nel piano (II modo) Ribaltamento semplice Ribaltamento composto Flessione verticale Flessione orizzontale Meccanismi di rottura a taglio con formazione di lesioni diagonali sulle pareti

15 Meccanismi fuori piano della parete (I modo)

16 Ribaltamento semplice Ribaltamento globale parete pluripiano Elevata snellezza paramento murario; Inefficace collegamento strutture orizzontali; Mancanza di presidi in sommità; Mancanza di ammorsamento con le pareti di spina.

17 Ribaltamento semplice Ribaltamento globale parete

18 Ribaltamento semplice Ribaltamento globale parete

19 Ribaltamento semplice Ribaltamento parziale parete pluripiano Elevata snellezza paramento murario Discontinuità costruttiva Buon collegamento strutture orizzontali Mancanza di presidi in sommità Mancanza di ammorsamento con le pareti di spina

20 Ribaltamento semplice Ribaltamento parziale parete pluripiano Palazzo Ardinghelli (AQ)

21 Ribaltamento semplice Ribaltamento parziale parete pluripiano

Ribaltamento composto Elevata snellezza paramento murario Inefficace collegamento strutture orizzontali Mancanza di presidi in sommità Buon

22 Ribaltamento composto Elevata snellezza paramento murario Inefficace collegamento strutture orizzontali Mancanza di presidi in sommità Buon ammorsamento alle pareti di spina Umbria - Marche 1997 La geometria del cuneo è funzione di: dimensione e posizione delle aperture; qualità della muratura.

23 Ribaltamento composto Sellano 1997

24 Ribaltamento composto Umbria - Marche 1997

25 Ribaltamento composto

26 Flessione verticale Flessione verticale globale parete pluripiano Isola di Nocera Umbra 1997 Presenza di vincolo efficace in sommità Assenza di collegamento con le strutture orizzontali di interpiano (martellamento) Discontinuità costruttiva (materiali e/o sezioni murarie)

27 Flessione verticale Flessione verticale globale parete pluripiano Isola di Nocera Umbra 1997

28 Flessione verticale Flessione verticale parziale parete pluripiano Sellano 1997

29 Flessione orizzontale Assenza di vincolo efficace in sommità Presenza di presidi/buon collegamento con le pareti di spina Elevata luce tra le pareti di spina Bozzano

30 Flessione orizzontale Umbria Marche 1997

31 Flessione orizzontale Sfondamento della parete del timpano Martellamento trave di colmo Umbria Marche 1997

32 Flessione orizzontale (danneggiamento edificio consolidato) Sellano Cordolo rigido in sommità (inefficace connessione tra cordolo e muratura)

33 Flessione orizzontale Buon ammorsamento alle parete di spina

34 Meccanismi nel piano della parete (II modo)

35 Lesioni a taglio Per discontinuità altimetrica Martellamento che produce lesioni con andamento inclinato Sellano 1997

36 Lesioni a taglio Deformazione angolare Palazzo Farinosi (AQ) 2009 Lesioni presenti nei pannelli murari fra le aperture di uno stesso piano o tra un piano e l altro

37 Esempi di danneggiamenti tipici per edifici in muratura

38 Espulsione del paramento murario esterno di una muratura a sacco Meccanismo di collasso tipico di murature povere Abruzzo 2009

39 Cedimento fondale Il sisma produce un incremento di tensione che le murature scaricano sul terreno. Ciò può causare cedimenti dello stesso terreno

40 Umbria - Marche 1997 Meccanismo di collasso dell angolata Presenza del cordolo in copertura e assenza del collegamento tra il solaio intermedio e le pareti. La muratura non appare di buona qualità (disgregazione della parete)

41 Bazzano (AQ) 2009 Crollo di una parete che si trascina solaio e copertura La qualità muraria povera ha vanificato completamente l efficacia del tirante che è rimasto in posizione senza la muratura intorno. La muratura si è disgregata

42 Paganica 2009 Ribaltamento facciata di una chiesa

43 Paganica 2009 Interazione tra edifici adiacenti Martellamento delle travi di copertura dell edificio adiacente

44 San Gregorio (AQ) 2009 Disgregazione muratura Presenza di cantonale in blocchi squadrati

45 L Aquila centro storico 2009 Disgregazione muratura Ammorsamenti inefficaci, muratura incoerente

46 Fuoripiombo Meccanismo di flessione verticale L Aquila centro storico 2009

47 Prima Dopo Onna 2009

48 Prima Onna 2009

49 Onna 2009 Dopo

50 Onna 2009 Prima

51 Dopo Onna 2009

52 Prima Dopo Sellano

53 Prima Dopo

54 Abruzzo 2009

55 Abruzzo 2009

56 Abruzzo 2009

57 Buon funzionamento dei presidi Abruzzo 2009

58 Abruzzo 2009

59 Abruzzo 2009

60 Buon comportamento della muratura Abruzzo 2009

61 Buon comportamento della muratura Abruzzo 2009

62 Le immagini utilizzate in questa presentazione sono state tratte da: - Repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli edifici in muratura, 2007, AA.VV, Decreto del Commissario Delegato per gli interventi di pretezione civile n. 28 del 10 aprile 2002; - Il percorso della conoscenza, 2008, Dispense del prof. Paolo Faccio, Università IUAV di Venezia, Diapartimento di Costruzioni dell Architettura; - Costruzioni in muratura e meccanismi di collasso, Dispensa fornita nell ambito del corso di teoria delle strutture, ing. Alessandro De Maria, Università degli Studi di Perugia; - Codice di pratica (linee guida) per la progettazione degli interventi di riparazione, miglioramento sismico e restauro dei beni architettonici danneggiati dal terremoto umbro-marchigiano del 1997, Doglioni F., BUR Marche edizione straordinaria n.15 del 29/09/ Letture sulla Meccanica delle Murature Storiche, 1991, Antonino Giuffrè, Edizioni Kappa; - Preliminary Report on Damages Suffered by Masonry Buildings in Consequence of the L Aquila Earthquake of 6th APRIL 2009, Questa presentazione è stata redatta esclusivamente ad uso didattico

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Il comportamento di una struttura in muratura può essere definito come il suo modo di resistere, deformarsi e danneggiarsi fino ad arrivare al collasso, quando sollecitata dai carichi verticali (normalmente