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Il comportamento sismico degli edifici in muratura

Il comportamento sismico degli edifici in muratura dipende dal cinematismo locale: indaghiamo le due categorie di danno

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Il comportamento sismico degli edifici in muratura vede distinte due categorie di meccanismi di danno: meccanismi di primo modo e meccanismi di secondo modo.

Meccanicismi di primo modo
I meccanismi di primo modo corrispondono a cinematismi fuori piano di singole pareti o di porzioni di struttura. Si tratta di fenomeni di ribaltamento (rocking) e flessione che portano a collasso la struttura per perdita di equilibrio: questi cinematismi possono presentarsi in costruzioni in cui l’assenza o scarsa efficacia di collegamento tra pareti e orizzontamenti e tra pareti stesse negli incroci murari non garantisce l’instaurarsi di un comportamento d’insieme della struttura: ciascuna parete tende a comportarsi in modo indipendente attivando meccanismi fuori piano.

Meccanismi di collasso per edifici in muratura (a. – b. Meccanismi di primo modo; c. Meccanismi di secondo modo)

 

Negli edifici caratterizzati dall’assenza di orizzontamenti rigidi e da collegamenti tra pareti inefficaci, si instaurano con più frequenza cinematismi fuori piano di questo genere. In tali casi, la verifica globale su un modello tridimensionale della struttura non ha rispondenza rispetto al suo effettivo comportamento sismico e, secondo quanto precisato nel cap. C8.7.1.1 della Circolare n. 167/2009, può essere effettuata attraverso un insieme esaustivo di verifiche locali, purché le forze sismiche siano coerentemente ripartite sui meccanismi locali considerati e si tenga correttamente conto delle forze scambiate tra i sottosistemi strutturali considerati, per valutare il comportamento sismico degli edifici in muratura.

 

Questo saggio è tratto da “Strutture esistenti in muratura – Valutazione della sicurezza sismica” di Graziella Campagna, edito da Wolters Kluwer (costo: 12 euro). Per conoscere i contenuti e scaricare l’indice completo, clicca qui

Meccanicismi di secondo modo
I meccanismi di secondo modo interessano la risposta delle pareti nel proprio piano e generano danneggiamenti per flessione e taglio; la rottura avviene per superamento della resistenza ultima del materiale. A differenza dei meccanismi di primo modo, tali cinematismi si attivano in strutture in grado di sviluppare una risposta globale alla sollecitazione sismica: il buon ammorsamento delle pareti e l’efficace vincolo tra pareti e orizzontamenti scongiurano fenomeni di ribaltamento e flessione fuori del piano; le pareti, collaborando tra loro, riescono ad attivare una risposta nel loro piano che meglio sfrutta le capacità di rigidezza e resistenza della muratura e garantiscono maggiore sicurezza.

La rigidezza degli orizzontamenti in tale contesto accentua il comportamento scatolare della struttura: i solai rigidi, infatti, consentono la ripartizione della sollecitazione sismica tra le pareti in base alla loro rigidezza nel piano; ciascuna parete sarà pertanto chiamata a rispondere in modo proporzionale alla capacità intrinseca di resistere.
La figura 2 mostra come il comportamento sismico della struttura si modifichi al variare del grado di collegamento delle pareti e della rigidezza del solaio.


Influenza del grado di vincolo tra gli elementi sulla risposta sismica: pareti non vincolate o ammorsate (a), pareti ammorsate con orizzontamento flessibile (b) e rigido (c)

Pareti non vincolate o efficacemente ammorsate rispondono indipendentemente dal resto della struttura e si comportano come mensole incastrate attivando meccanismi di primo modo (Fig. 2a); pareti ammorsate ma con solai flessibili tendono a flettersi verso l’esterno, ma riescono comunque a trasferire le sollecitazioni sulle pareti di spina in virtù dell’efficacia della loro connessione (Fig. 2b). Infine in presenza di pareti ben ammorsate e solai rigidi, si previene l’insorgenza di cinematismi fuori piano e la risposta alla sollecitazione sismica è trasferita alle pareti di spina che sviluppano una resistenza nel piano e attivano meccanismi di secondo modo (Fig. 2c).
Adottando interventi di adeguamento sismico, quali l’inserimento di catene o tiranti, situazioni rappresentate nel caso (a) (pareti non vincolate) in cui prevalgono meccanismi di primo modo, possono essere assimilate al caso (c) in cui invece prevalgono meccanismi di secondo modo.


Meccanismi di collasso senza catene (primo modo) e con l’inserimento di tiranti o catene (secondo modo)

Nella pratica progettuale, la sicurezza della costruzione deve essere valutata nei confronti di entrambi i meccanismi, primo e secondo modo, e si dovranno quindi prevedere analisi locali e globali. Se la struttura non manifesta un comportamento d’insieme, la risposta globale potrà essere valutata come insieme di verifiche locali; ove invece la tecnica costruttiva propria della struttura o la messa in opera di opportuni interventi garantiscano il comportamento scatolare della costruzione, sarà necessario ricorrere all’analisi globale della struttura.

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