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Dissesto delle murature: il ribaltamento fuori dal proprio piano

Come individuare e prevenire uno dei dissesti più frequenti delle strutture murarie: il ribaltamento fuori dal proprio piano

Meccanismi di dissesto di una muratura: primo modo di ribaltamento e secondo modo di rottura a taglio (Disegno di Carlo Blasi)
Meccanismi di dissesto di una muratura: primo modo di ribaltamento e secondo modo di rottura a taglio (Disegno di Carlo Blasi)
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Il ribaltamento di muri fuori dal proprio piano, chiamato anche meccanismo del primo modo, è uno dei meccanismi di dissesto più frequenti e più pericolosi delle murature.
Si tratta di un cinematismo che può portare al collasso di una costruzione in muratura in caso di sisma, anche in modo improvviso.
Il meccanismo, ben noto e descritto anche nei trattati storici, può essere previsto e impedito con opportuni interventi. Vediamo come.

Il meccanismo e le situazioni di criticità
Il ribaltamento consiste nella rotazione rigida di un muro, o di una sua porzione, attorno a una cerniera orizzontale, in genere alla base del muro.
La rotazione è innescata da forze agenti fuori dal piano. Il modo in cui si sviluppa il fenomeno e l’entità del danno dipendono dalle caratteristiche del muro e dalla qualità e dalla resistenza delle connessioni con gli altri elementi della struttura (come solai e strutture di copertura indeformabili, muri di controvento).

Nell’analisi sismica di un edificio il primo passo per la prevenzione è riconoscere i possibili setti murari (macroelementi) a rischio. Occorre cioè individuare le pareti che per tipo di connessioni, per la loro snellezza o per la presenza di elementi spingenti possano staccarsi e ruotare verso l’esterno.
La situazione peggiore è quella di un muro libero in sommità (o con ritegni inefficaci) e non adeguatamente connesso ai muri ortogonali.
Nel caso di murature costituite da due paramenti non ben ammorsati tra loro, come ad esempio i muri a sacco, il collasso del muro può facilmente avvenire a seguito del distacco e della rotazione del paramento esterno.
Anche elementi spingenti, come archi, volte e coperture non rigide, o i solai deformabili nel proprio piano possono indurre martellamenti orizzontali, in caso di sisma, innescando così meccanismi di ribaltamento.
Tra gli altri elementi che influenzano il meccanismo vi sono poi la qualità della muratura e le discontinuità locali, come la presenza di canne fumarie o finestre.

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Come intervenire
Il primo consolidamento degli edifici in zona sismica dovrebbe sempre consistere nell’introdurre presidi adeguati che impediscano il fenomeno.
Come intervenire quindi nel caso del ribaltamento nel proprio piano di una struttura muraria?
Costituiscono presidi efficaci i seguenti elementi:
• i tiranti che legano tra loro i muri perimetrali opposti, possibilmente con capochiave esterni;
• gli ancoraggi ai solai, che dovranno comunque essere resi indeformabili e in grado di trasferire le azioni orizzontali ai muri di controvento;
• gli ancoraggi alle coperture, le quali dovranno ugualmente essere rese indeformabili e in grado di trattenere i muri;
• la presenza di ammorsature con i muri di controvento.

L’entità delle forze da contrastare con tiranti e ancoraggi può essere calcolata in base alle forze d’inerzia che le masse da trattenere possono generare in caso di sisma. Si consideri che in presenza di elementi spingenti, come archi e volte, i tiranti dovranno essere in grado di sostenere sia le forze d’inerzia che le spinte di tali elementi.

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