Progetto CONSTRAIN: condivisione e applicazione di strategie innovative per la protezione sismica di edifici in muratura

Nuovi metodi di rinforzo applicabili con interventi esterni all'edificio

Il progetto CONSTRAIN ha sviluppato nuovi metodi di consolidamento per edifici esistenti in muratura che possono essere applicati intervenendo solo dall’esterno degli edifici stessi. La tecnica di rinforzo proposta si basa sull’applicazione da un solo lato della muratura di malte rinforzate con materiali compositi (sistema CRM – Composite Reinforced Mortar) e ancoraggi innovativi (diatoni artificiali).

Per verificare l’efficacia della tecnica proposta, è stata condotta un’ampia campagna sperimentale, che ha riguardato prove cicliche, su elementi murari così rinforzati, di taglio-compressione (maschi murari), di taglio flessione (fasce di piano) e di flessione fuori piano (pareti). Nelle prove sono stati considerati tre tipi di muratura: in pietrame a due paramenti e in mattoni a singolo e a doppio paramento.

Infine, è stata eseguita un prova su un edificio in scala reale, di due piani fuori terra in muratura di pietra a doppio paramento per verificare l'efficacia della tecnica in condizioni reali. I risultati delle prove evidenziano chiaramente che il rafforzamento proposto consente di migliorare notevolmente le prestazioni sismiche.

Con i risultati sperimentali sono stati quindi calibrati dei modelli numerici; eseguendo infine simulazioni numeriche sul comportamento di un significativo edificio in muratura, per evidenziare il livello di prestazioni sismiche che si raggiungerebbero con il rinforzo applicato solo dal lato esterno delle murature perimetrali o su entrambi i lati di tutte le murature portanti.

Tra Italia e Slovenia oltre 5mila vittime causate da eventi sismici negli ultimi 50 anni

I numerosi eventi sismici che si sono verificati negli ultimi decenni hanno comportato per la collettività enormi costi sociali, in termini di vittime e di costi economici; negli ultimi 50 anni in Italia e Slovenia si valutano circa 5000 vittime, centinaia di migliaia di sfollati e costi per emergenza e ricostruzione di oltre 200 miliardi di euro.

Il progetto CONSTRAIN, finanziato dal programma di cooperazione Interreg Italia-Slovenia 2014-2020, comprende cinque province italiane (Trieste, Udine, Pordenone, Gorizia, Venezia) e cinque regioni statistiche slovene (Primorsko-notranjska, Osrednjeslovenska, Gorenjska, Obalno-kraška, Goriška). Quest’area è particolarmente suscettibile agli eventi sismici, in quanto risulta diffusamente interessata da sismicità moderata ed elevata, per la presenza di numerose faglie attive, e per il fatto che gran parte del patrimonio edilizio è costituito da edifici in muratura (pietra naturale, laterizi). Inoltre, gli edifici sono stati costruiti per la maggior parte senza criteri antisismici (Figure 1 e 2).

In queste zone, quindi, assume un notevole rilievo la protezione sismica degli edifici, per salvaguardare la sicurezza delle persone, delle costruzioni e dei beni contenuti nelle stesse. Il progetto CONSTRAIN è inquadrato in particolare sugli edifici esistenti in muratura, maggiormente vulnerabili all’eccitazione sismica.

Criticità degli edifici in muratura

Lo studio dei danni successivo agli eventi sismici ha dimostrato che ci sono diverse carenze tipiche degli edifici in muratura:

• collegamento inadeguato tra elementi strutturali;
• disposizione inadeguata degli elementi strutturali (in pianta e in elevazione);
• resistenza inadeguata della muratura;
• problemi legati alla fondazione e al suolo.

Gli edifici con connessioni inadeguate tra gli elementi strutturali tendono a scomporsi in singoli elementi in seguito all’eccitazione sismica (Figura 3). Diversamente, se le connessioni tra gli elementi sono adeguate, tutte le pareti contribuiscono assieme alla resistenza, garantendo un comportamento scatolare. Inoltre, l’inadeguata resistenza della muratura comporta rotture dei vari elementi per disgregazione (pietre tondeggianti), separazione degli strati (murature a più paramenti), fessurazione diagonale, scorrimento o pressoflessione (Figura 4).

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Nei paragrafi successivi si parlerà degli obiettivi del progetto, delle prove strumentali, delle simulazioni numeriche, dell'applicazione dei risultati dello studio e delle ricadute sul territorio.