Approfondimento sulla modellazione, analisi e verifiche di sicurezza di edifici esistenti in muratura

Uno strumento di conoscenza per il progetto di consolidamento sismico

La valutazione della sicurezza sismica di un edificio esistente in muratura è un problema da sempre dibattuto, per la difficoltà di adottare modelli quantitativi in costruzioni non ingegnerizzate. L’approccio qualitativo è elemento essenziale di conoscenza per l’interpretazione del comportamento sismico ma non può sostituire una verifica quantitativa della sicurezza. La conoscenza storica e costruttiva, unitamente ai risultati di indagini per valutare le proprietà dei materiali, costituiscono la base per la scelta e calibrazione dei modelli con i quali eseguire la verifica, che devono essere il più possibile accurati e in grado di cogliere la reale risposta sismica, ma al tempo stesso robusti ed applicabili in ambito professionale. In questo contesto sono stati forniti contributi all’elaborazione della Circolare delle nuove NTC, consistenti in nuovi modelli e procedure per la modellazione, analisi e verifica degli edifici esistenti in muratura. L’impianto di verifica è rimasto lo stesso (analisi globale e controllo dei possibili meccanismi locali), ma si è arricchito di nuovi criteri per la modellazione (considerazione esplicita della rigidezza dei solai), il calcolo della resistenza dei pannelli murari e la definizione degli stati limite. Nell’articolo sarà evidenziato come queste proposte consentano di ottenere una valutazione più accurata della vulnerabilità sismica dell’edificio, elemento essenziale per l’individuazione delle criticità e dei necessari interventi di consolidamento.

Il patrimonio edilizio italiano è numericamente consistente, in rapporto alla realizzazione di nuove costruzioni, e particolarmente vulnerabile, come ha messo in evidenza anche l’ultima crisi sismica in Centro Italia.

La valutazione della sicurezza sismica degli edifici esistenti in muratura è quindi un tema di grande impatto sociale e culturale. La rilevanza di questi manufatti è associata non solo all’elevato numero di manufatti di pregio ma anche alla valenza paesaggistica e storica dei centri abitati nel loro complesso, che merita di essere tutelata.

Peraltro non è possibile derogare dalla necessità di garantire la sicurezza delle persone.

Sotto il profilo prettamente tecnico il problema è complesso in quanto gli edifici in muratura, specie quelli tradizionali, sono stati realizzati attraverso un approccio empirico e si sono nella maggior parte dei casi trasformati nel tempo. Non è quindi semplice identificare un modello strutturale attendibile per queste costruzioni, congiuntamente alla difficoltà di determinare le proprietà meccaniche dei materiali, essendo la muratura un materiale composito, disomogeneo nell’ambito di una stessa costruzione e soggetto a degrado.

La necessità di utilizzare modelli, metodi di analisi sismica e criteri di verifica accurati, nel senso di essere in grado di evidenziare le specifiche vulnerabilità e valutare l’efficacia delle diverse possibile tecniche di consolidamente sismico, nasce proprio dal non poter assumere a priori un comportamento a collasso per la costruzione, approccio che invece viene seguito nella progettazione di una nuova struttura. Ad esempio per gli edifici nuovi in calcestruzzo armato (c.a.) si adottano i principi della gerarchia delle resistenze, indirizzando la plasticizzazione nelle estremità delle travi: grazie a ciò è sufficiente utilizzare i risultati di un’analisi elastica lineare, assumendo un opportuno fattore di struttura, in funzione dei dettagli costruttivi progettati.

Nella valutazione delle costruzioni esistenti è invece opportuno ricorrere all’analisi nonlineare, in grado di stimare con una certa affidabilità l’evoluzione del previsto meccanismo di collasso.

L’uso dell’analisi lineare, infatti, costringe ad assumere un basso fattore di struttura (per essere cautelativi) e al tempo stesso a dover introdurre arbitrarietà (ad esempio nella scelta del fattore di sovraresistenza).

Per le costruzioni in muratura, l’analisi statica nonlineare è impiegata in ambito normativo fin dal 1981 (Circolare 30 luglio 1981) attraverso il metodo POR, che ipotizzava fasce di piano infinitamente rigide e resistenti e prevedeva una verifica in resistenza. Le attuali Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14 gennaio 2008), confermando quanto introdotto nella OPCM 3274 (Ordinanza n. 3274, 20 marzo 2003), adottano uno schema a telaio equivalente e propongono una verifica in termini di spostamento. Tuttavia la procedura di modellazione, analisi e verifica indicata nella Circolare di Istruzioni delle NTC 2008 (Circolare 2 febbraio 2009) contiene ancora numerose semplificazioni che rendono l’esito non sufficientemente accurato.

I risultati della ricerca scientifica svolta negli ultimi anni nell’ambito della Linea Muratura del Progetto ReLUIS-DPC (Lagomarsino et al. 2015), e più in generale a livello internazionale, approfondiscono diverse tematiche e consentono di delineare oggi un insieme di procedure accurate ma al tempo stesso implementabili in ambito normativo (e quindi fruibili per il mondo professionale), applicabili ad una grande varietà di edifici esistenti muratura.

In questo lavoro sono discussi alcuni aspetti rilevanti, non adeguatamente considerati nelle NTC 2008, e sono illustrati i modelli proposti alla Commissione incaricata della stesura della Circolare delle nuove NTC. L’impianto generale di modellazione, analisi e verifica degli edifici esistenti in muratura risulta organico e coerente, oltre che implementabile in ambito professionale.

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Articolo tratto dagli Atti del XVII Convegno ANIDIS - settembre 2017

Si ringrazia l'ANIDIS per la gentile collaborazione

Si ricorda che il prossimo Convegno ANIDIS si terrà ad Ascoli Piceno il 15-19 settembre 2019> maggiori info sul LINK