consolidamento murature

Domenico Liberatore

Professore Straordinario diProgetto di Strutture

Universit degli Studidella Basilicata

EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA

Potenza, 8 giugno 2004

Corso di aggiornamento professionalesulla Normativa Sismica di cui allOrdinanza

del PCM 3274 del 20 marzo 2003

Ordine degli Ingegneri della Provincia di Potenza

Considerazioni generali

Le principali innovazioni dellOPCM 3274 sono:

la chiara definizione del livello di conoscenza, con riferimento alle indagini conoscitive;

la presa in conto del livello di conoscenza nella valutazione (assessment);

la definizione delle possibili indagini (distruttive e non);

in alternativa alladeguamento, si prevede un miglioramento controllato, con livelli di azioni sismiche ridotti, decisi dalle Regioni.

Edifici esistenti in muratura

Dati necessari e identificazione del livello di conoscenza

Geometria

Rilievo sommario

Rilievo, piano per piano, di: principali elementi strutturali resistenti a taglio volte in muraturastima a campione dellandamento e della rigidezza dei solai

Rilievo completo

Rilievo completo, piano per piano, di: tutti gli elementi in muratura volte e loro tipologia andamento di tutti i solai e valutazione accurata della loro rigidezzavalutazione dei carichi gravanti su ogni elemento di parete

Dettagli costruttivi

a) qualit del collegamento tra pareti ortogonali.


b) qualit del collegamento tra solai e pareti ed eventuale presenza di cordoli di piano


c) esistenza di architravi dotate di resistenza flessionale al di sopra delle aperture


d) presenza di elementi strutturali spingenti e di eventuali elementi atti ad eliminare la spinta


e) presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilit


f) tipologia e qualit della muratura (a un paramento, a due o pi paramenti, con o senza collegamenti trasversali), eseguita in mattoni o in pietra (regolare, irregolare)


g) presenza e rappresentazione delleventuale quadro fessurativo


Sarebbe opportuno un rilievo accurato di canne fumarie, nicchie, e discontinuit murarie in genere

Verifiche in situ limitate

Sono basate unicamente su rilievi di tipo visivo e possono essere effettuate per campione.


Verifiche in situ estese e adeguate

Rilievi di tipo visivo, ricorrendo a scrostature di intonaco, messa a nudo delle caratteristiche di ammorsamento tra muri ortogonali e solai nelle pareti.Si possono esaminare a campione: qualit del collegamento tra pareti ortogonali qualit del collegamento tra solai e pareti tipologia e qualit della muraturaSi devono esaminare in modo sistematico allintero edificio: esistenza di architravi presenza di elementi strutturali spingenti presenza di elementi ad elevata vulnerabilit quadro fessurativo

Lefficacia di eventuali elementi atti a eliminare la spinta (catene) deve essere verificata sperimentalmente.Misura della frequenza di vibrazione della catena soggetta a una forzante impulsiva.

Propriet dei materiali

La qualit della muratura deve essere verificata:

a) in situ, mediante il rilievo della tessitura muraria in superficie e in sezione

b) in laboratorio, mediante la caratterizzazione di malte, pietre e/o mattoni prelevati in situ

Prova con doppio martinetto piatto

1 2 3 4

8

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0Deformazioni [m/mm]

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

S

f

o

r

z

i

[

N

/

m

m

2

]

l v

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5Deformazioni [m/mm]

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

S

f

o

r

z

i

[

N

/

m

m

2

]

l v

Prova di compressione diagonale su pannello

Schema della prova di compressione diagonale

Prova di compressione verticale e taglio

Schema della prova di taglio-compressione

Apparato di prova

Prove non distruttive

sensore(accelerometro)

martelloeccitatore

ingressotrigger

ingressoimpulsi

oscilloscopio

filtraggio

amplificazione

Indaginisoniche


Georadar

290 cm

1

5

0

c

m

2

0

n

s

8 w

w8

t tt tt


Le prove non distruttive (prova sonica, radar) possono impiegate in combinazione ma non in sostituzione delle prove distruttive

Prova penetrometrica per la valutazione della tensione verticale e/o del coefficiente dattrito della malta(Liberatore e Spera, 2001)

Oltre alle prove classiche:

0.8943.65399

0.8942.85388

0.9541.153910

0.8041.25337

0.6447.15306

0.9043.15395

0.8942.80384

0.6541.65273

0.8242.90352

0.6943.50301

SPU(mm-1)

Infissione(mm)

ColpiPerforazione

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

SPU (mm-1)

F

o

r

z

a

(

N

)

Parametri a dispersione Intecetta per L'origine Retta di regressione

Verifiche in situ limitate

Esami visivi della tessitura della muratura e degli elementi (blocchi e malta) di cui costituitaAlmeno un esame per ogni tipo di muratura presente e per ogni piano delledificioNon sono richieste prove sperimentali


Verifiche in situ estese

Almeno una prova su ciascun tipo di muratura presente, in aggiunta alle verifiche visive

Verifiche in situ esaustive

Almeno tre prove su ciascun tipo di muratura presente, in aggiunta alle verifiche visive


Livelli di conoscenza e coefficienti parziali di sicurezza

Rilievo e verifiche Livello di conoscenza

Coefficiente

Tutti i casi che non ricadono nei successivi LC1 1.5 mRilievo completo e verifiche in situ estese LC2 mRilievo completo e verifiche in situ adeguate ed esaustive LC3 0.70 m

INTERVENTI

Gerarchia delle modalit di collasso

1. Disgregazione della tessitura muraria

2. Collasso della parete al di fuori del piano

3. Collasso della parete nel piano

Disgregazione della tessitura muraria

INTERVENTI

Iniezioni di miscele leganti Paretine in c.a. Diatoni armati CAM

Diatoni armati

CAMCucitura Attiva della Muratura

Dolce e Marnetto, 2000

Collasso della parete al di fuori del piano

1 modo di deformazione della cella muraria: estensione


1 modo di deformazione della cella muraria: estensione

Inserimento di catene


2 modo di deformazione della cella muraria: flessione


3 modo di deformazione della cella muraria: scorrimento



Vantaggio del modo di scorrimento rispetto alla soluzione a solaio rigido:

Rimane inalterata la ripartizione delle forze sismiche tra le diverse pareti; in particolare, non si creano effetti torsionali globali.

DIRETTIVE TECNICHE Regioni Basilicata, Calabria e Campania, sisma del 9/9/1998

In ogni caso si dovr garantire che gli interventi progettati non aggravino la situazione degli edifici adiacenti n quella delle porzioni di edificio nelle quali non si eseguono interventi strutturali.


3 modo di deformazione della cella muraria: scorrimentoDIRETTIVE TECNICHE Regioni Basilicata, Calabria e Campania, sisma del 9/9/1998

[] Cordoli in c.a.: verificare preliminarmente la fattibilit e l'efficenza di interventi meno invasivi rispetto ai cordoli in breccia (p.es. cordoli esterni in c.a. o profili in acciaio collegati al solaio ed alle murature e resi continui agli angoli), []

Nel caso di muratura a doppio paramento (con o senza riempimento a sacco) leventuale esecuzione di cordoli in breccia dovr essere oggetto di attenta valutazione, al fine di evitare lulteriore separazione dei due paramenti e lapplicazione di sovraccarichi concentrati su uno solo di essi. Qualora non fossepossibile adottare altre forme di collegamento (p. es. cordoli esterni alla muratura con ancoraggio dei travetti e delle caldane alla muratura) si dovr provvedere ad adottare procedimenti costruttivi che disturbino il meno possibile il regime statico preesistente e migliorino il collegamento fra i paramenti.



DIRETTIVE TECNICHE Regioni Basilicata, Calabria e Campania, sisma del 9/9/1998

[] Interventi volti a ridurre l'eccessiva deformabilit dei solai:- verificare preliminarmente la fattibilit e lefficienza di interventi meno invasivi rispetto alla solettina in c.a., []; - in caso di scelta della soletta, limitarne gli spessori al minimo necessario curando il collegamento con connettori ai travettisottostanti e verificando l'eventuale variazione di ripartizione delle azioni orizzontali in conseguenza dell'irrigidimento dei diaframmi; - curare efficaci collegamenti con il cordolo o con altri elementi di ripartizione sulla muratura.



OPCM 3274 1.1.5.6.1

La trasformazione di solai flessibili in solai rigidi comporta una diversa distribuzione delle azioni agenti sulle pareti, che pu rivelarsi favorevole o sfavorevole in funzione della geometria della struttura.



Intervento: inserimento di travi reticolari in spessore di solaio



Intervento: inserimento di cavi in acciaio

Sistema di tirantatura

Capochiave di ritegno

Cavo

Nodo di ritegno

Nodo d'angolo(B)

Capochiave d'ancoraggio

Barra di collegamento

Profilato in acciaio

Azione sismica

Nodo d'angolo (A)



Sperimentazione sul sitema cavi-redance-tenditori

0

20

40

60

80

100

120

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

spostamento [mm]

f

o

r

z

a

[

K

N

]

28t2a-f25

28t2a-f250

28t2a-f2_5

28t2a-f25-70

28t2a-f250-70

28t2a-f25-100r

29t2a-f25-70

29t2a-f250-70

29t2a-f2_5-70

29t2a-f25-100r

30t2a-f25-70

30t2a-f250-70

30t2a-f250-100r

configurazione cavo con redance e morsetti

tipo cavo TREFOLO CON ANIMA METALLICA

diametro 12mm

Valore atteso


3 modo di deformazione della cella muraria: scorrimentoc

h

i

e

s

a

Bagnomq 3,51

Soggiorno - Pranzo mq 24,40 Cucina

mq 15,95

Letto Matrimonialemq 11,09

Bagnomq 2,85

Cucina mq 11,60 Soggiorno - Pranzo

mq 21,26

Soggiorno/pranzo 9,54 mq

Angolo cottura4,85 mq

Bagno 3,85 mq

Rip.2,65 mq

Lettomq 9,03

Letto Matrimonialemq 8,46

Bagnomq 2,67

Bagno2,60 mq

Letto Matrimoniale9,80 mq

mq 2,21

mq 1.45

quota cavi = 480 cm

quota cavi = 455 cm

quota cavi = 445 cm

quota cavi = 445 cm (ESTRADOSSATI)

quota cavi = 400 cm (ESTRADOSSATI)

quota cavi = 350 cm (ESTRAD.)

quota cavi = 400 cm

quota cavi = 350 cm

quota cavi = 330 cm2.94

2.67

1.39

1.79

2.63

5.8

8.4

2.371.85

2.46

1.921.99

1.92

69.3

25.7

68.6

5.36.7

7.5

4.00

1.303.10 3.78 3.18

(E)-Parete 1

(F)-Parete 2

(G)-Parete 3

(D)_Testata dx-vic II 2

(L)-Testata sx-vic II 1 (I)-Testata sx-vic II 2

4.031.47 2.27 1.65

3.80

2.57

4.48

(M)-Testata sx-vic III 2

67.9 65.4

2.6

(Q)-Parete 1(P)-Parete 2

(O)-Parete 3(N)-Parete 42.30

2.60

1.26 1.743.77

3.61

2.07

1.63 2.08 1.65

7.3

67.2

59.0

32.7

26.7

64.2

7.2

20.8

80.8

58.5

72.5

22.0

21.2

(C)-Testata dx-vic II 1

88.8

89.9

22.3

78.2

64.8

19.2

19.1

2.761.93 1.55

70.1

19.0

61.4

32.0

16.6

2.4

(H)-Parete 4

64.3

18.32.4

7.5

22.0

27.5

27.6

(S)-Testata dx-vic III 1

3.941.861.83

74.8

13.4

6.0

(R)-Testata dx-vic III 2

(

A

)

-

T

e

s

t

a

t

a

d

x

-

p

a

r

e

t

e

s

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(

B

)

-

T

e

s

t

a

t

a

d

x

-

p

a

r

e

t

e

c

e

n

t

r

a

l

e

3.6 3

1

.

6

0

2

.

0

0

1

.

4

1

67.0

66.4

22.1

21.7

quota cavi = 660 cm

quota cavi = 500 cm

(T)-Testata sx-vic II 3

2.162.17

75.1

72.1

16.715.8

2.13

1.80

3.0

81.6

83.8

11.9

2.7

(U)-Testata sx-vic III 3

PIANTA PIANO TERRA vico III alla Giudecca

vico II alla Giudecca

via Alagona

Caso studio: Ortigia, Quartiere della Giudecca

Collasso della parete nel piano

Collasso per taglio

Collasso della parete nel piano

Collasso per flessione

OPCM 3274Criteri per la scelta dellintervento

Interventi per eliminare inadeguatezze evidenziate nella fase di rilievo; in particolare vanno eliminati:

- spinte orizzontali- architravi non resistenti a flessione- collegamenti inadeguati tra solai e pareti- elementi a forte vulnerabilit

Correzione di situazioni di forte irregolarit (in termini di rigidezza e/o resistenza) tramite il rinforzo di un numero ridotto di elementi o linserimento di elementi aggiuntivi.

La trasformazione di solai flessibili in solai rigidi comporta una diversa distribuzione delle azioni agenti sulle pareti, che pu rivelarsi favorevole o sfavorevole.

Laumento della capacit deformativa degli elementi sempre favorevole. Nel caso di introduzione di rinforzi locali occorre verificare che questi non riducano la duttilit globale.

Rinforzo, sostituzione o ricostruzione di parte degli elementi

Iniezionidi malta


Lastrecementizie


Cuci-scuci

Modifica dellorganismo strutturalecon aggiunta di nuovi elementi strutturali

Pareti di controvento in acciaio


Cordoli e pilastrini in c.a


Incatenamenti di volte o di strutture spingenti

Modifica dellorganismo strutturale

Realizzazione e/o ampliamento di giunti tra corpi di fabbrica

Martellamento tra corpi di fabbrica contigui


Realizzazione e/o ampliamento di giunti tra corpi di fabbrica

Correzione di irregolarit planimetriche


Eliminazione di eventualielementi e/o piani deboli


Riquadraturaaperture


Irrigidimento dei solai


Introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di resistere per intero allazione sismica di progetto

Trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali

Introduzione di una protezione passiva

Controventi dissipativi Isolamento alla baseCONTROVENTI CON CONTROVENTI CON

LAMELLE IN ACCIAIOLAMELLE IN ACCIAIO

UNITA DISSIPATIVA

CONTROVENTI CON LEGHE A MEMORIA DI FORMA

m1, k1

m2, k2

dissipatori

diaframma rigido

cordolo in c.a.

direzione del terremoto

L2

L1

dissipatori

Limitazione o cambiamento della destinazione duso

Demolizione parziale o totale

Modelli di capacit per la valutazione

Pareti murarie

Pressoflessione nel piano Taglio

=

du f.

tlM850

121 0

02

Spostamento ultimo:0.8% dellaltezza del pannello

Vt = l t fvk / mSpostamento ultimo:0.4% dellaltezza del pannello

Si pu assumere lo spostamento ultimo in pressoflessione solo se la resistenza a taglio superiore di almeno il 30% rispetto a quella per pressoflessione.

Solai

Valutazione di rigidezza e resistenzadei solai in ciascuna delle due direzioni.

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi solo se:

in grado di resistere alle forze ottenute dallanalisi, incrementate del 30% (4.11.1.6)

e

le aperture non ne riducono significativamente la rigidezza, se realizzati in c.a., oppure con soletta in c.a. di almeno 50 mm di spessore collegata da connettori a taglio (8.1.5.2).

Modelli di capacit per il rinforzo

I coefficienti parziali di sicurezza devono corrispondere al livello di conoscenza.

Valutazioni dellefficacia del rinforzo effettuate sulla sola base di dati di letteratura, senza ricorrere a verifiche sperimentali, comporta lutilizzo di coefficienti di sicurezza parziali corrispondenti al livello di conoscenza LC1.

Edifici semplici

E consentito applicare le norme semplificate per gli edifici semplici di nuova costruzione quando, oltre alle condizioni prescritte al punto 8.1.9, dopo lintervento di adeguamento, risulta verificato quanto segue.

a) Le pareti ortogonali sono tra loro ben collegateb) I solai sono ben collegati alle pareti, per mezzo di tasselli e/o di cordoli

di pianoc) Tutte le aperture sono dotate di architravi dotate di resistenza

flessionaled) Tutti gli elementi spingenti eventualmente presenti sono dotati di

accorgimenti atti ad eliminare o equilibrare le spinte orizzontalie) Tutti gli elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilit sono

stati eliminatif) Tutti i solai possano essere considerati infinitamente rigidi e resistentig) Le murature non sono a sacco o a doppio paramento, e in generale di

cattiva qualit e scarsa resistenza (ad es. muratura in foratoni o con spessori insufficienti)

Per gli edifici di speciale importanza artistica, di cui allart. 16 della legge 2 febbraio 1974, n. 64, consentito derogare da quanto prescritto nelle presenti norme, nei casi in cui ci comporti lesecuzione di interventi incompatibili con le esigenze di tutela e di conservazione del bene culturale.

In tal caso peraltro, richiesto di calcolare i livelli di accelerazione del suolo corrispondenti al raggiungimento di ciascuno stato limite previsto per la tipologia strutturale delledificio, nella situazione precedente e nella situazione successiva alleventuale intervento.

Edifici di speciale importanza artistica

Considerazioni critiche su alcuni tipi di intervento

Inserimento di un nuovo solaio latero-cementizio

Intonaco cementizio armato

Iniezioni

Considerazioni conclusive

LOPCM 3274 appare sbilanciata verso la considerazione di meccanismi di tipo globale, e non considera in modo sufficientemente approfondito il collasso per disgregazione della tessitura e il collasso al di fuori del piano.

Non risulta dallOrdinanza il concetto della gerarchia delle modalit di collasso, sul quale oggi si aggregato il consenso dal parte della comunit scientifica.

Riguardo alla modalit di collasso al di fuori del piano, sarebbe opportuno introdurre nella norma il metodo dei meccanismi, che oggi ben consolidato per ledilizia storica e monumentale e che gode di un ampio consenso in ambito scientifico.

Sebbene si tenga conto della possibilit che la trasformazione dei solai da flessibili a rigidi possa essere sfavorevole, lOrdinanza appare ancora sbilanciata in favore dei secondi, come risulta ad es. dalla definizione di edificio semplice.

consolidamento murature

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