La verifica degli edifici esistenti in muratura secondo la Circolare alle NTC 2018, passo per passo

Le novità della Circolare n.7/2019 nelle verifiche degli edifici esistenti in muratura

Alcune delle novità più importanti contenute all’interno della Circolare alle NTC riguardano la progettazione e la verifica di edifici in muratura. Se per quel che riguarda le nuove opere l’impianto delle NTC 2018 già includeva, all’interno del capitolo 4, novità sostanziali e importanti rispetto al testo precedente (come ad esempio la definizione della muratura confinata e di quella rettificata, nuove valutazioni della resistenza a taglio per murature con giunti orizzontali sottili, nuovi coefficienti parziali di sicurezza), la nuova Circolare affronta nel dettaglio la verifica di edifici esistenti, introducendo anche qui importanti novità.

Diminuiscono le tipologie di murature

La prima cosa che balza all’occhio è la diminuzione delle tipologie di murature contenute nella tabella C8.5.I: dalle 11 casistiche riportate nella Circolare 2009 si passa alle 8 attuali. La vecchia ed unica tipologia di muratura a pietra tenera è stata ora diversificata in murature irregolari e murature a conci regolari, mentre sono state eliminate le tipologie di muratura in blocchi di laterizio semipieni e blocchi di calcestruzzo o argilla espansa, ritenute tipologie più moderne, per le quali i parametri utili per le verifiche si possono recuperare fra le indicazioni per la progettazione di nuove costruzioni in muratura, in particolare al paragrafo 11.10.
La nuova tabella è stata implementata e gestita all’interno della banca di MasterMuri: l’utente non deve far altro che selezionare la tipologia di suo interesse e il programma, in funzione del livello di conoscenza, imposterà correttamente le proprietà tensionali dei materiali da utilizzare per le verifiche.

Alcune note riportate in calce alla tabella richiedono particolare attenzione, in quanto modificano ulteriormente i parametri, richiedendo modifiche per le resistenze di murature a conci sbozzati in presenza di zeppe profonde, per il peso proprio di murature in pietra tenera (da stimare tramite prove dirette), e per la resistenza e i moduli elastici di murature in mattoni pieni e malta di calce in presenza di giunti di spessori rilevanti.

Per le varie tipologie di murature ci sono alcune ipotesi caratteristici comuni, quali la presenza di un doppio paramento con nucleo singolo di modesto spessore, malte di scarsa resistenza, assenza di ricorsi, paramenti solamente accostati o mal collegati, tessiture a regola d’arte, muratura non consolidata. Tutti i parametri meccanici hanno una loro giustificazione nel caso in cui si possa considerare il pannello murario come elemento unico quando sottoposto a sollecitazioni taglianti o verticali. Per le murature a sacco, aventi scadenti prestazioni meccaniche, inoltre occorre verificare l’assenza di problemi di instabilità accentuato eventualmente da solai appoggiati su un solo paramento e dall’assenza di ancoraggi efficaci.

Nella nuova tabella C8.5.I appare subito evidente la differenza fra murature irregolari (le prime quattro tipologie) e regolari (le ultime quattro). All’interno della tabella compare poi un nuovo parametro meccanico che identifica la resistenza a taglio in assenza di sforzo normale, f_v0. Esso va ad aggiungersi al parametro t₀, che rappresenta la stessa grandezza. Se però quest’ultimo valore è presente per tutte le tipologie di murature, f_v0 è invece riportato solo per murature di tipologia regolare, risultando assente per le murature irregolari. La precedente versione della circolare non riportava il valore di f_v0, mentre quello introdotto con questa versione vale circa il doppio del corrispondente valore di t₀.

Una seconda tabella propone, come già nella precedente Circolare, una serie di coefficienti migliorativi, che potrebbero meglio caratterizzare le prestazioni dei parametri meccanici rispetto a quanto indicato semplicemente dalla precedente tabella. Tali coefficienti sono diversi per ogni tipologia di muratura e sono sdoppiati in due: una prima parte include i coefficienti migliorativi relativi allo stato di fatto, applicati in presenza di malte buone, ricorsi, listature e connessioni trasversali. Un secondo blocco riguarda i coefficienti per interventi di consolidamento, applicati in funzione dell’intervento da eseguire o già realizzato, e riguardano iniezioni di miscele leganti, intonaci armati, ristillatura armata e connessione dei paramenti. La grossa differenza rispetto alla Circolare passata è che ora questi coefficienti si possono moltiplicare fra loro, sia nel caso di presenza di più di una caratteristica migliorativa per lo stato di fatto (ma considerando solo al massimo i due coefficienti più grandi) che per gli interventi di consolidamento. I due coefficienti ottenuti possono essere moltiplicati a loro volta fra loro, con un Massimo coefficiente complessivo imposto come limite massimo. In maniera similare alla precedente circolare si ricorda poi che alcuni coefficienti possono essere applicati solo alle resistenze, altri sia alle resistenze che ai moduli elastici, a seconda della caratteristica migliorata. Anche questa tabella è stata implementata ed è disponibile all’interno di MasterMuri: in funzione della tipologia di muratura vengono controllati i miglioramenti disponibili, ed è poi sufficiente scegliere quelli desiderati per produrre il coefficiente finale, che interviene subito nelle caratteristiche tensionali usate nelle verifiche.

Le verifiche a taglio

Entrambi i parametri f_v0 e t₀ entrano in gioco nel calcolo della resistenza a taglio della muratura in presenza di fessurazione diagonale. Per murature a tessitura irregolare, ove la rottura avviene sostanzialmente per fenomeni di trazioni diagonali, la formulazione prevede l’utilizzo del parametro t₀, mentre per le murature regolari la fessurazione avviene a scaletta seguendo i giunti di malta ed è quindi rappresentata dal parametro f_v0 o, in alternativa, può coinvolgere gli inerti della muratura e quindi viene controllata attraverso il parametro f_v.lim.

Per il calcolo della resistenza a taglio per fessurazione diagonale la normativa propone due formulazioni: una di tipo semplificato, valida per tutte le tipologie, regolari e irregolari, che utilizza il parametro t₀ (formula C8.7.1.16).

Essa è identica alla relazione prevista al punto C8.7.1.5 della precedente Circolare nel caso di muratura irregolare o caratterizzata da blocchi non particolarmente resistenti. Una seconda specifica formula riguarda le murature regolari ed usa il parametro f_v0 (formula C8.7.1.17).

La verifica a fessurazione diagonale per le murature regolari può essere quindi svolta secondo la relazione semplificata [C8.7.1.16] che risulterà generalmente più cautelativa, oppure dalla relazione più completa [C8.7.1.17]. Tale ultima equazione è la principale novità relativa alle verifiche rispetto alla precedente norma introducendo due nuove proprietà della muratura µ e φ, coefficiente di attrito e coefficiente di ingranamento murario.  Viene infine introdotto un valore limite V_t,lim che può essere stimato, in via approssimata, in funzione della rottura a trazione dei blocchi f_bt e tenendo conto della geometria del pannello, attraverso la relazione

Il parametro f_bt (rottura a trazione dei blocchi) può essere valutato a partire dalla resistenza a compressione del blocco f_b come f_bt=0.1*f_b.

Meccanismi locali di corpo rigido

Un altro aspetto fondamentale nello studio degli edifici esistenti in muratura riguarda lo studio dei meccanismi locali di collasso, presente già nella Circolare 2009 e ripreso in quella di più recente emanazione, che chiaramente afferma che la valutazione dei meccanismi globali diventa significativa solo dopo aver eliminato eventuali meccanismi di collasso locale.

Quest’ultimi riguardano porzioni di fabbricato e sono trattati al paragrafo C8.7.1.2. Richiedono una preventiva e accurata indagine sui materiali per appurarne tessitura, ammorsamenti, connessioni, presenza di catene e interazione con edifici esistenti, perché muratura di scarsa qualità può subire fenomeni di disgregazione ancor prima dell’attivazione dei cinematismi locali. Valgono ancora le consuete Linee Guida per individuare forme con cui si manifestano, e il loro studio va realizzato valutando la catena cinematica a cui corrisponde il minor moltiplicatore di collasso.
Il software Meccanismi locali determina l’andamento dell’azione orizzontale che la struttura è progressivamente in grado di sopportare all’evolversi del meccanismo, andando quindi alla ricerca del coefficiente sismico α, moltiplicatore dei carichi orizzontali agenti sugli elementi strutturali, che attiva il cinematismo in questione. In conclusione viene eseguita la verifica allo Stato limite di salvaguardia della vita, con il criterio della verifica semplificata con fattore di struttura q (analisi cinematica lineare).

Meccanismi Locali di corpo rigido

Una scheda generale consente di definire dei parametri generali, necessari per la suddetta verifica semplificata, e relativi a tutti i cinematismi presenti nel lavoro. I Parametri sismici contengono invece le informazioni relative ai parametri su sito di riferimento rigido orizzontale necessari per le verifiche SLV.
All’interno dello stesso progetto è possibile dichiarare diversi tipi di cinematismi, ad ognuno dei quali sarà possibile associare i relativi carichi di competenza. È possibile analizzare meccanismi di ribaltamento semplice o composto, flessioni verticali o orizzontali, sia per pareti efficacemente confinate che non, ribaltamento del cantonale e sfondamento del timpano.

Si procede costruendo la geometria della porzione di edificio coinvolta dal cinematismo, aiutati da una rappresentazione grafica tridimensionale: si realizzano muri a vari piani con le diverse aperture, disposte nella modalità più generica possibile. Vengono considerati anche arretramenti della cerniera, riseghe di solaio, muri di controvento a diversa configurazione. Vanno infine dichiarati e aggiunti i carichi da considerare, fra cui i carichi di solaio, delle coperture, spinte statiche orizzontali o verticali, forze dovute alla presenza di archi o volte. Si procede poi al calcolo, di uno o di tutti i cinematismi.

I risultati possono essere consultati in una finestra di anteprima, che evidenzia subito i valori principali, oltre che in un report finale di stampa, che comprende anche i dati di input, oltre a tutti i termini che contribuiscono al calcolo del moltiplicatore di attivazione del cinematismo: quelli relativi al momento stabilizzante e quelli per il momento ribaltante. In alcuni tipi di meccanismi, ove non è definita a priori la posizione della cerniera cilindrica attorno alla quale avviene il meccanismo stesso, viene costruito un diagramma che riporta la variazione del coefficiente di attivazione del meccanismo al variare della posizione della cerniera cilindrica lungo la parete.
Vengono infine riportate i dati che concorrono nella verifica semplificata in analisi cinematica lineare allo SLV, con il riepilogo dei parametri di calcolo, l’accelerazione di picco al suolo rigido che determina il raggiungimento dello SLV e l’indice di resistenza, ottenuto dal confronto di quest’ultima con la PGA di riferimento.

Un report finale consente di relazionare i meccanismi analizzati. Comprende la parte geometrica di input, la descrizione dei materiali e dei carichi utilizzati, i termini che contribuiscono al calcolo del moltiplicatore di attivazione del meccanismo e i risultati delle verifiche di sicurezza. È possibile inserire nel report ulteriori informazioni, anche di tipo grafico, esportarlo nei formati più diffusi o inviarlo tramite e-mail.

Scopri il nuovo MASTERSAP 4U