Problematiche di verifica di un edificio in muratura

Le metodologie e le procedure di studio delle costruzioni in muratura sono ancora un tema attuale, per la complessità della descrizione del comportamento degli elementi strutturali. Di seguito a tal proposito si riporta quale esempio uno studio di un edificio scolastico in muratura realizzato a Salerno negli anni ’30 dagli ingegneri Michele e Luigi De Angelis: il Liceo Classico Torquato Tasso.

Michele De Angelis e suo figlio Luigi furono personalità molto influenti nel panorama urbanistico e edilizio salernitano del ‘900. Essi, infatti, hanno contribuito con il loro lavoro all’ampliamento urbanistico della città e alla realizzazione di molti degli edifici di pregio, tra cui degni di nota sono il Convento dei Cappuccini, le Scuole Barra e Vicinanza e il Palazzo del Littorio.

Il Liceo Tasso “massiccio e monumentale, nello stile tipico delle opere del regime”, come del resto gran parte dell’edilizia scolastica italiana di inizio Novecento, è fortemente radicato al patrimonio classico e influenzato dai dettami del Ministero della Pubblica Istruzione, che in quegli anni suggeriva forme dal carattere fortemente monumentale; con l’unica differenza che mentre a Salerno ancora si disquisiva sulle qualità meccaniche delle murature in tufo, nelle altre realtà italiane si agiva concretamente con la realizzazione delle prime strutture con gabbia in c.c.a.

Fig.1 Foto d’epoca fronte Sud-Ovest e Sud; (Comune di Salerno, Settore Affari Generali/Archivio Generale, Sezione Storica)

Proprio nel nuovo liceo si sperimentano le nuove tecniche costruttive legate all’utilizzo del calcestruzzo armato: i solai latero-cementizi alcuni dei quali realizzati nella tipologia “Cannovale e Dellepiane”, le fondazioni in calcestruzzo idraulico, i cordoli e il sistema di travi e pilastri presenti in alcuni ambienti, rappresentano elementi di innovazione e rottura con la tradizione.

Fig.2 Ingg. Michele e Luigi De Angelis, “Progetto del liceo ginnasio di Salerno – Solaio dell’aula maggiore in cemento armato”, scala 1:10. Tavola originale e dettagli del solaio a nervature posto a copertura dell’aula magna (presso l’Ordine degli Ingegneri della provincia di Salerno – stanza del Presidente)

Ai fini dello studio, sono state indagate le prestazioni dello stato di fatto, ed in particolare la vulnerabilità nei confronti delle azioni sismiche.

La prima fase del lavoro ha avuto come obiettivo la conoscenza dell’edificio condotta attraverso analisi storiche e bibliografiche su documenti rinvenuti presso archivi pubblici e privati e una approfondita indagine sul campo.

Fig.3 Grafici esecutivi ed acquisizioni termografiche

La ricerca ha permesso di redigere elaborati grafici e di definire il livello di conoscenza e le caratteristiche dei materiali. Questo percorso di conoscenza, ha costituito, una premessa fondamentale per una attendibile valutazione della sicurezza sismica, nell’ambito delle problematiche connesse alle metodologie di verifica e d’intervento degli edifici storici in muratura costruiti in zona sismica. In seguito alle verifiche effettuate si è pervenuti, poi, alla scelta di un efficace intervento di miglioramento per l’edificio che ha mantenuto inalterata la sua funzione. Il comportamento della struttura statico e sismico è stato descritto con un modello agli elementi finiti, mediante il software AedesP.C.M. v.2014, utilizzando uno schema a telaio equivalente, sono state, poi, eseguite analisi statiche lineari e non lineari.

Fig.4 Modellazione FEM dell’edificio

Le analisi statiche non lineari (analisi pushover), sono state condotte su quattordici modelli tra loro differenti per l’ipotesi di modellazione, in modo da tenere conto di tutti gli aspetti che caratterizzano il comportamento sismico degli edifici in muratura.

Fig.5 Caratteristiche dei Modelli FEM considerati

Le curve di capacità ottenute nelle diverse analisi sono state confrontate e su di esse sono state fatte considerazioni circa l’influenza degli errori di modellazione sulla risposta globale del manufatto.

Fig.6 Confronto tra le curve di capacità in funzione delle caratteristiche di Modellazione

Le curve di capacità ottenute dalle analisi pushover, partendo da una identica modellazione dei pannelli di maschio, hanno evidenziato notevoli differenze al variare delle ipotesi fatte per le fasce, dimostrando una grande influenza su: rigidezza, resistenza, capacità di spostamento e vulnerabilità sismica della struttura.

Ai fini delle analisi di sicurezza è stato anche indagato, la carenza o la mancanza di un’adeguata connessione tra gli elementi strutturali determina parziali collassi dovuti a perdite di equilibrio di porzioni della struttura, molto spesso identificate negli elementi più deboli della stessa. Risulta, quindi, importante, ai fini della valutazione della sicurezza degli edifici esistenti in muratura, riferirsi sia al comportamento sismico globale, che, ai possibili meccanismi locali.

Fig.7 Ribaltamento semplice di una parete monolitica a più piani

Fig.8 Meccanismo di flessione verticale di parete monolitica a più piani

Fig.9 Meccanismo di ribaltamento composto

Fig.10 Tabella e schema riassuntivo degli indicatori di rischio sismico con localizzazione dei cinematismi analizzati

Per l’edificio oggetto di analisi è stato scelto un intervento per il miglioramento delle fasce di muratura, mediante sistemi di tirantature verticali e orizzontali, realizzate con il metodo CAM ^[1]. Dall’analisi della struttura sono emerse situazioni critiche negli elementi striscia, evidenziate attraverso il loro meccanismo di rottura. Questi elementi nella maggior parte dei casi sono quelli più sensibili all’azione sismica e anche se normalmente non collassano (se non nel caso di sfilamento dell’architrave) e non causano direttamente il collasso della parete, in realtà ne influenzano il comportamento, influendo su quello dei maschi. Infatti, per effetto del taglio assorbito dalle fasce stesse, si hanno variazioni sia sul grado di accoppiamento (influenza flessionale) che sul grado di compressione dei maschi.

La scelta della tecnica di rinforzo è stata, pertanto, effettuata in considerazione del tipo di crisi raggiunta dall’elemento; nel nostro caso per pressoflessione e taglio.

Infine, dal confronto delle curve di capacità del sistema prima e dopo l’intervento di rinforzo strutturale sulle fasce di piano, emerge che lo stato di precompressione indotto, ritardando la formazione di lesioni e fessure, richiede un’ azione esterna di livello superiore per lo stesso livello di danno.

[1]   Dolce M., Ponzo F.C. & Moroni C., Le Cuciture Attive nell’Adeguamento Sismico delle Strutture in Muratura. Collana di ingegneria strutturale, Corsi CISM, 2008