Verifica sismica degli edifici con tamponature murarie

A SAIE 2024, in occasione della "Scuola di Ingegneria strutturale" organizzata da ReLUIS si è parlato anche dei progressi della ricerca sulle tamponature murarie all’interno di edifici in cemento armato sotto l’azione sismica, Il Prof. Paolo Ricci e l’Ing. Paolo Morandi hanno illustrato le attività di studio condotte nell’ambito del Work Package 10 del progetto, focalizzandosi sulla risposta strutturale delle tamponature e sulle strategie di mitigazione dei danni sismici.

L’importanza delle tamponature in zona sismica

Le tamponature, spesso considerate elementi secondari nelle strutture edilizie, si rivelano invece fondamentali nel determinare la risposta strutturale di un edificio in caso di sisma. Gli eventi sismici recenti hanno dimostrato come il danneggiamento di queste componenti influenzi non solo la sicurezza strutturale, ma anche la gestione dell’emergenza post-sisma. Nonostante siano oggetto di studio da decenni, le prescrizioni normative risultano ancora lacunose rispetto agli elementi strutturali principali, evidenziando la necessità di ulteriori ricerche.

Le principali aree di ricerca

Le ricerche condotte nel biennio 2022-2023 si sono concentrate su quattro macro-tematiche:

• Modellazione della risposta delle tamponature nel piano;
• Analisi del comportamento fuori piano e valutazione della resistenza al ribaltamento;
• Interazione locale tra tamponature e pilastri strutturali;
• Strategie di rinforzo per la riduzione dei danni attesi

La risposta delle tamponature nel piano

Le tamponature rispondono nel piano con un comportamento trilineare: una fase iniziale elastica fino alla fessurazione, seguita da una riduzione di rigidezza e infine dal collasso. La normativa attuale impone limiti di spostamento per ridurre il danneggiamento, ma la ricerca ha evidenziato la necessità di affinare questi parametri con dati sperimentali più precisi.

Uno degli obiettivi principali è stato lo sviluppo di modelli per la simulazione del comportamento non lineare delle tamponature, utilizzando puntoni equivalenti con schemi trilineari e quadrilineari. Inoltre, è stato proposto un metodo semplificato per stimare la domanda deformativa delle strutture senza necessità di modellare esplicitamente le tamponature, rendendo più agevole l’analisi per i progettisti.

Comportamento fuori piano e resistenza al ribaltamento

Le tamponature sono soggette a sollecitazioni fuori piano dovute all’accelerazione sismica, che non è distribuita uniformemente ma segue un profilo sinusoidale. La loro resistenza fuori piano evolve da un comportamento flessionale iniziale a un meccanismo ad arco, influenzato dalla geometria del pannello. Una sfida fondamentale è la valutazione dell’interazione tra danni nel piano e perdita di resistenza fuori piano, che compromette la stabilità delle tamponature.

Le normative attuali prescrivono un fattore di comportamento pari a 2 per la verifica fuori piano, ma i dati sperimentali suggeriscono valori più bassi per alcune tipologie di tamponature, specialmente quelle leggere. La ricerca ha portato allo sviluppo di modelli semplificati per stimare la riduzione della resistenza fuori piano in funzione dello spostamento interpiano.

Interazione locale tra tamponature e pilastri

Un aspetto critico è l’incremento delle sollecitazioni nei pilastri adiacenti alle tamponature, che può portare a crisi fragili. Questo fenomeno è stato analizzato attraverso simulazioni numeriche e analisi sperimentali, con l’obiettivo di quantificare l’entità dello scarico di sollecitazioni e sviluppare modelli che consentano una valutazione più accurata nei progetti di adeguamento sismico.

Strategie di rinforzo per le tamponature

Per ridurre il danno sismico sulle tamponature sono stati esplorati due approcci principali:

• Rinforzo con materiali innovativi, come reti di fibre di vetro o polimeriche applicate sugli intonaci;
• Tamponature duttili, con giunti scorrevoli che permettono di assorbire gli spostamenti senza danneggiamento strutturale.

Le prove sperimentali condotte hanno permesso di sviluppare criteri di dimensionamento per interventi di rinforzo e soluzioni innovative, con l’obiettivo di migliorare la sicurezza degli edifici esistenti e di nuova costruzione.

Le nuove linee guida ReLUIS

Come conclusione del lavoro di ricerca, nei prossimi mesi verranno pubblicate le nuove linee guida ReLUIS per la progettazione e la verifica sismica delle tamponature murarie in edifici in cemento armato. Sebbene non avranno valore normativo, rappresenteranno un importante riferimento per i professionisti del settore, offrendo strumenti pratici e criteri di progettazione aggiornati sulla base delle più recenti ricerche sperimentali e numeriche.

Le linee guida copriranno aspetti chiave come:

• Modellazione e verifica delle tamponature nel piano;
• Analisi della risposta fuori piano;
• Valutazione dell’interazione con gli elementi strutturali;
• Indicazioni per l’uso di soluzioni innovative e tecniche di rinforzo