Lesioni nelle murature portanti dopo un terremoto

La lettura delle lesioni in un edificio murario a seguito di un terremoto è molto utile anche in tempo di pace in quanto è possibile visualizzare errori, comportamenti e prestazioni che un edificio in muratura può manifestare a seguito di un’azione sismica.

L’analisi del quadro fessurativo a seguito di un terremoto rappresenta una delle attività prioritarie per consentire l’accesso, in sicurezza, ad un fabbricato da parte dell’occupante. In questo articolo affronterò l’analisi di alcuni quadri fessurativi riscontrati durante il terremoto in centro Italia in edifici murari.

È d’obbligo il richiamo al “Manuale per la compilazione della scheda di 1° livello di rilevamento danno, pronto intervento e agibilità per edifici ordinari nell’emergenza post-sismica (AeDES)”, supporto indispensabile per la compilazione della scheda di 1°livello nonché volume contenente le indicazioni utili alla lettura, non solo del fabbricato, ma anche del contesto territoriale in cui esso è inserito.

Figura 1 – Edificio in muratura dove il telaio in c.a. al primo piano è rimasto integro mentre si è verificato un collasso della muratura perimetrale: sconnessione e differente rigidezza tra le diverse tecnologie costruttive (Foto Sara Frumento, 2016).

Edifici in muratura: lettura delle lesioni

Le tecnologie costruttive murarie sono estremamente diversificate e risentono della zona in cui il fabbricato sorge. È estremamente utile il riferimento per le tecnologie costruttive ricorrenti sia alla Circolare n. 7/2019 sia “Manuale per la compilazione della scheda di 1° livello di rilevamento danno, pronto intervento e agibilità per edifici ordinari nell’emergenza post-sismica (AeDES)”.

La tecnologia costruttiva ed il suo riconoscimento agevolano l’associazione del danno apparente (tipologia di lesione ed ampiezza della stessa) al livello di rischio strutturale conseguente, nonché alle prestazioni residue del fabbricato: la capacità di dissipare energia è maggiormente legata a fenomeni attritivi che mantengono una certa stabilità anche a seguito di lesioni modeste.

«Le murature caotiche con elementi naturali, si danneggiano in genere con maggiore facilità, spesso hanno consistenti gradi di danno preesistente, però per livelli modesti di danno non subiscono consistenti riduzioni di capacità; viceversa possono manifestare comportamenti fragili con perdita improvvisa di geometria e quindi di resistenza e portanza dei carichi verticali, quando i dissesti si aggravano.
Cautele ancora maggiori devono essere utilizzate nell’analizzare il danno a strutture che siano state in passato riparate con interventi pesanti, come le iniezioni o l’intonaco armato. In tali casi, e soprattutto per l’intonaco armato su murature di cattiva qualità, le lesioni che si riscontrano sulle superfici dei paramenti intonacati possono corrispondere ad un diffuso scompaginamento interno dell’apparecchio murario, con conseguente separazione della vecchia muratura dalla riparazione effettuata» (“Manuale per la compilazione della scheda di 1° livello di rilevamento danno, pronto intervento e agibilità per edifici ordinari nell’emergenza post-sismica (AeDES)”, 2014).

Edifici in muratura: meccanismi locali o di primo modo

Il corretto comportamento della struttura in muratura si ha se è garantito il comportamento scatolare, ovvero devono essere inibiti i cosiddetti meccanismi locali o di primo modo, quelli che corrispondono al comportamento singolare dell’elemento costitutivo del fabbricato avulso quindi dal contesto d’insieme.

In tempo di pace, ovvero prima che l’azione sismica si sia manifestata, attraverso l’analisi limite è possibile studiare l’insorgere di tali comportamenti e, quindi, pensare a interventi strutturali mirati che li evitino. L’analisi limite consente di determinare il valore del moltiplicatore dei carichi attraverso due tipi di procedimento: statico o cinematico.

Il primo metodo determina il moltiplicatore di collasso nell’insieme dei moltiplicatori staticamente ammissibili, ovvero tutti quelli per cui è possibile trovare una soluzione equilibrata anche se non necessariamente congruente.

L’approccio cinematico, invece, valuta il moltiplicatore nell’insieme dei moltiplicatori cinematicamente ammissibili individuando, nel sistema, un numero di cerniere plastiche sufficienti a rendere la struttura labile. Il problema viene esaminato e risolto per mezzo del teorema dei lavori virtuali. I teoremi dell’equilibrio limite garantiscono che l’effettivo moltiplicatore di collasso coincida sia con il massimo moltiplicare statico possibile sia con il minimo moltiplicatore cinematico trovato.

Concentrando quindi l’attenzione sui soli edifici è possibile, attraverso un’analisi strutturale attenta, individuare quelle che sono le carenze strutturali e quindi riconoscere parti strutturali che possono essere potenzialmente oggetto dei meccanismi di primo modo (ad esempio ribaltamento della facciata o di parti di essa).

Figura 2 – In questa immagine sono presenti diversi meccanismi che hanno portato al seguente quadro fessurativo (Foto Sara Frumento, 2016):

(1) Distacco dei paramenti costituenti il maschio murario a sostegno della copertura a falde con conseguente “svuotamento” in prossimità del cantonale del fabbricato.

(2) Lesione diagonale ascrivibile o a un danneggiamento per taglio o dettato dal possibile ribaltamento fuori piano della parete ortogonale. Per affermarne la corretta natura occorre svolgere un rilievo completo anche del prospetto qui non riportato.

(3) Collasso del muro di cinta: muratura fortemente decoesa

(4) Lesione diagonale che parte dall’architrave della finestrella quadrata

(5) Distacco murario: fessura subverticale dettata dal cattivo ammorsamento tra i paramenti perpendicolari

(6) Distacco intonaco dal paramento murario e principio di ribaltamento fuori piano della spallina costituente la finestra

Figura 3 – (1) Meccanismo di ribaltamento (I modo) fuori piano della facciata principale determinata dal distacco tra i maschi murari ortogonali e caratterizzata da una preliminare lesione subverticale.

(2) Separazione del paramento murario nel proprio spessore: espulsione del paramento esterno fuori piano non ammorsato con quello interno: muratura decoesa nonostante la presenza di elementi lapidei di medie dimensioni (Foto Sara Frumento, 2016).

Diversa la condizione, invece, a seguito di un terremoto dove la tecnologia costruttiva e la tessitura muraria, unitamente alla distribuzione delle aperture, consente di individuare percorsi preferenziali delle lesioni, limitando così l’individuazione dei possibili cinematismi.

I meccanismi di primo modo sono riconosciuti, andando a scomporre il fabbricato in blocchi rigidi. Prioritariamente sono considerate le seguenti casistiche:

• a) ribaltamento complessivo delle pareti di facciata; 
• b) ribaltamento delle pareti in facciata in corrispondenza dei solai successivi al primo.

Nell’eventualità sia presente un cordolo, o un dispositivo che non renda possibili suddetti meccanismi, occorre considerare l’eventualità che si formi una cerniera intermedia fra il vincolo inferiore, corrispondente al piano di campagna o al cordolo di piano e il cordolo superiore, ovvero l’instabilità della parete fra due vincoli consecutivi.

Figura 4 – A sinistra: classiche lesioni a “X” con espulsione dell’intonaco fuori dal piano, contenimento dell’azione sismica nel piano. A destra: esempio di flessione intermedia con evidente spanciamento del cantonale e relativa espulsione della muratura posta tra due vincoli intermedi (Foto Sara Frumento, 2016).

In generale il moltiplicatore orizzontale dei carichi è dedotto andando a considerare le azioni che insistono sul blocco murario considerato, ovvero:

• a) i pesi propri dei blocchi, applicati nei rispettivi baricentri;
• b) i carichi verticali aggiuntivi (pesi propri e sovraccarichi di solai, volte, copertura e altri elementi non considerati nel modello resistente a blocchi);
• c) un sistema di forze orizzontali proporzionali ad eventuali carichi verticali portati, nel caso in cui non risultino efficacemente trasmesse ad altre parti dell’edificio.

La dinamica progettuale dello studio del meccanismo diventa, suo malgrado, estremamente leggibile a seguito di un terremoto. 

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