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Come prevedere il comportamento delle murature storiche con l’analisi cinematica

Nelle murature storiche, le risposte alle sollecitazioni esterne, come le azioni sismiche, possono essere studiate mediante l’analisi cinematica

Diverso comportamento delle strutture in c.a (in alto) e in muratura (in basso) in caso di sollecitazioni sismiche (Disegno Carlo Blasi)
Diverso comportamento delle strutture in c.a (in alto) e in muratura (in basso) in caso di sollecitazioni sismiche (Disegno Carlo Blasi)
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Nelle architetture storiche in muratura, l’analisi cinematica rappresenta uno strumento fondamentale per studiare le risposte delle strutture alle sollecitazioni esterne, come ad esempio le azioni sismiche.

Per mancanza di resistenza a trazione, le costruzioni in muratura sono prevalentemente soggette a fratture, che isolano porzioni del fabbricato senza il coinvolgimento dell’intero insieme strutturale.
In modo totalmente differente, invece, le strutture in acciaio e in conglomerato cementizio armato sono dotate di un comportamento globale, e in esse le azioni esterne vengono praticamente sopportate dalla totalità delle strutture.

Nella quasi totalità degli edifici storici, pertanto, non esiste un comportamento globale a fronte di un’azione sismica e le strutture murarie possono essere schematizzate come formate da macroelementi tra loro semplicemente accostati. In genere non esistono solai rigidi, non c’è ripartizione delle azioni sismiche in base alle rigidezze e ogni macroelemento assorbe le forze d’inerzia in base a una ripartizione ad aree d’influenza. Anche l’esperienza mostra chiaramente che i collassi avvengono per crisi locali e non per crisi globali.

A causa della modesta resistenza a trazione, anche all’interno dei pannelli murari non si ha ripartizione delle tensioni, la struttura resistente è solo una parte di quella visibile e, in pratica, si crea una struttura interna resistente per ogni azione esterna.

In un materiale senza resistenza a trazione per ogni sollecitazione si ha una differente struttura reagente (Disegno Carlo Blasi).

In un materiale senza resistenza a trazione per ogni sollecitazione si ha una differente struttura reagente (Disegno Carlo Blasi).

Cambiando l’azione esterna, cambia la struttura reagente.
Si può pertanto affermare che nelle costruzioni in muratura la struttura reagente è un’incognita e non corrisponde alla struttura visibile; durante l’azione sismica la struttura resistente cambia a ogni istante del moto e non esistono frequenze proprie.

Come si può quindi prevedere il comportamento di una muratura?
Ripercorrendo l’evoluzione storica delle conoscenze strutturali, notiamo che per secoli l’analisi cinematica basata sull’esperienza è stata uno strumento più che sufficiente per raggiungere i massimi risultati consentiti dai materiali a disposizione. L’esperienza delle regole costruttive sperimentate, l’empirismo, il rispetto delle proporzioni, ovvero dell’equilibrio, e la conoscenza dei diversi meccanismi di dissesto che costituivano i rischi per i vari elementi costruttivi in muratura sono stati elementi di conoscenza sufficienti per ottenere grandi risultati.

Le caratteristiche meccaniche delle strutture in muratura rendono ancora estremamente complessa ogni modellazione numerica realistica, tanto che spesso si sono evidenziate notevoli differenze tra modellazioni numeriche di edifici storici e il reale comportamento mostrato delle strutture in occasione di eventi sismici.

In Italia, Paese sismico e ricco di edifici storici, questa realtà operativa è stata finalmente riconosciuta a livello legislativo prima che in altri Paesi, nel 2007, anno in cui vengono emesse le Linee Guida per la tutela degli edifici storici in zone sismiche: in tale norma il metodo empirico-cinematico viene riproposto come alternativa preferenziale rispetto all’approccio globale e tensionale.

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