Muratura esistente: caratteristiche meccaniche


Categoria dell'articolo: Ingegneria

Questioni e tematiche tecniche o teoriche riguardanti l’ingegneria edile, civile e marittima.





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Muratura esistente : valutazione delle caratteristiche meccaniche per apertura vani in pareti portanti.

La Normativa di riferimento per le costruzioni in muratura esistente, che rappresentanto oltre il 70% del patrimonio edilizio italiano, è rappresentata dalle NTC2008  e Circolare 617/ 2009 e dall’ OPCM 3431.

Muratura esistente - Apertura vani

Muratura esistente – Apertura vani

Caratteristiche meccaniche della muratura esistente.

Per l’apertura di nuovi vani nelle murature portanti, occorre preliminarmente effettuare la misurazione delle dimensioni murarie, al netto dell’eventuale intonaco ed effettuare un’analisi quantomeno visiva dello stato e del tipo di muratura in oggetto. Effettuati questi primi passaggi, per i primi calcoli occorre riferirsi alla sottostante tabella, dove vengono riportate le varie tipologie più comuni di muratura: muratura in mattoni pieni e malta di calce, muratura in pietre a spacco, etc.

Tipologia di muratura
fm (N/cm2)
τ0(N/cm2)
E  (N/mm2)
G  (N/mm2)
W (kN/m3)
min
max
min
max
min
max
min
max
Muratura in pietrame disordinata (ciottoli, pietre erratiche e irregolari)
100,0
180,0
2,0
3,2
690,0
1050,0
230,0
350,0
19
Muratura a cocci sbozzati, con paramento di limitato spessore e nucleo intemo
200,0
300,0
3,5
5,1
1020,0
1440,0
340,0
480,0
20
Muratura in pietre a spacco con buona tessitura
260,0
380,0
5,6
7,4
1500,0
1980,0
500,0
660,0
21
Muratura a conci di pietra tenera (tufo, calcare-nite, ecc.)
140,0
240,0
2,8
4,2
900,0
1260,0
300,0
420,0
16
Muratura a blocchi lapidei squadrati
600,0
800,0
9,0
12,0
2400,0
3200,0
780,0
940,0
22
Muratura in mattoni pieni e malta di calce
240,0
400,0
6,0
9,2
1200,0
1800,0
400,0
600,0
18
Muratura in mattoni semipieni con malta cementizia (es.: doppio UNI foratura < 40%)
500,0
800,0
24,0
32,0
3500,0
5600,0
875,0
1400,0
15
Muratura in blocchi laterizi semipieni (pere, foratura < 45%)
400,0
600,0
30,0
40,0
3600,0
5400,0
1080,0
1620,0
12
Muratura in blocchi laterizi semipieni con giunti verticali a secco (pere, foratura < 45%)
300,0
400,0
10,0
13,0
2700,0
3600,0
810,0
1080,0
11
Muratura in blocchi di calcestruzzo o argilla espansa (pere, foratura tra 45% e 65%)
150,0
200,0
9,5
12,5
1200,0
1600,0
300,0
400,0
12
Muratura in blocchi di calcestruzzo semipieni (foratura < 45%)
300,0
440,0
18,0
24,0
2400,0
3520,0
600,0
880,0
14
Tabella 1 (tabella C8A.2.1-NTC2008)

In base alla tipologia si determinano le caratteristiche meccaniche della muratura esistente mediante i valori di fm (resistenza media a compressione), τ0 (resistenza media a taglio), E (modulo di elasticità longitudinale), G (modulo di elasticità tangenziale) , W (peso specifico della muratura). Questi valori (minimi e massimi) sono stati presi effettuando svariate prove e sono riferiti a murature con condizioni di malta con caratteristiche scarse, con assenza di ricorsi (listature), paramenti semplicemente accostati o mal collegati, muratura non consolidata , tessitura (nel caso di elementi regolari) non a regola d’arte. Per questa ragione tali valori possono essere ragionevolmente aumentati (o diminuiti) in base anche al primo approccio visivo della muratura.

Livello di conoscenza

Rilievi, misurazioni, ispezioni visive, prove in situ, indagine storica, individuazione dei carichi, tipologia di volte, solai, scale, fondazione, canne fumarie, discontinuità varie, nicchie, presenza di armature, quadro fessurativo, umidità,monitoraggio e controllo della struttura, misura dello stato di sforzo locale, collegamenti ortogonali tra le murature, prove di laboratorio distruttive e non, caratterizzazione fisica chimica meccanica dei materiali, prelievi, prove sulle malte, prove sulle pareti, etc. vanno a concorre a formare il tipo di livello di conoscenza della muratura. Viene introdotto un primo fattore correttivo dei caratteri tabellati appena detti, chiamato fattore di confidenza FC che dipende appunto dal Livello di conoscenza. Il valore di FC va usato come divisore dei parametri suddetti. Si hanno tre livelli di confidenza:

  • LC1: conoscenza limitata. Si sono effettuati: rilievo geometrico; verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi; indagini in situ limitate sulle proprietà dei materiali.
  • LC2: conoscenza adeguata. Si sono effettuati: rilievo geometrico; verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi; indagini in situ estese sulle proprietà dei materiali.
  • LC3: conoscenza accurata. Si sono effettuati: rilievo geometrico; verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi; indagini in situ esaustive sulle proprietà dei materiali.
GEOMETRIA
DETTAGLISTRUTTURALI
PROPRIETÀ DEI MATERIALI
Metodidi
Analisi
FC
Limitata
LC1
Da disegni di carpenteria originali con rilievo visivo a campione oppure rilievo ex-novo completo
Progetto simulato in accordo alle norme dell’epoca elimitate verifiche in-situ
Valori usuali per la pratica costruttiva dell’epoca elimitate prove in-situ
Analisi lineare statica o dinamica
1.35
Adeguata
LC2
Disegni costruttivi incompleti+
limitate verifiche in situ oppure estese verifiche in-situ
Dalle specifiche originali di progetto o dai certificati di prova originali+
limitate oppure estese prove in-situ
Tutti
1.20
Accurata
LC3
Disegni costruttivi completi+
limitate verifiche in situ oppure esaustive verifiche in- situ
Dalle specifiche originali di progetto o dai certificati di prova originali+
estese oppure esaustive prove in-situ
Tutti
1.00
Tabella 2 : Esempio di valutazione dei livelli di confidenza.

Al livello LC1 corrisponde un FC1=1,35. Occorre prendere i valori minimi  delle resistenze (fm, τ0)  e medi delle elasticità (E,G) dalla tabella 1 e dividerli per FC1 sia per analisi lineari che non o semplificate.

Al livello LC2 corrisponde un FC2=1,20. Occorre stavolta prendere i valori medi  delle resistenze (fm, τ0)  e medi delle elasticità (E,G) dalla tabella 1 e dividerli per FC2 sia per analisi lineari che non o semplificate.

Il livello LC3 è quello più esaustivo e prevede un FC3=1. Si hanno tre sotto casi:

  1. sono disponibili tre i più valori sperimentali di resistenza: si prende la media di questi valori per le  resistenze (fm, τ0)  e i valori medi delle elasticità (E,G) dalla tabella 1 e dividerli per FC3.
  2. sono disponibili due i più valori sperimentali di resistenza: si calcola la media di questi valori per le  resistenze (fm, τ0) :
    1. se questa media ricade nell’intervallo min-max delle resistenze si considera la media dei valori tabellati;
    2. se questa media è maggiore del max tabellato per le resistenze, si considera il valore max;
    3. se questa media è inferiore al min tabellato si considera ancora una volta la media dei valori in tabella 1.

Per le elasticità (E,G) valori medi dalla tabella 1.

  1.  è disponibile un solo valore sperimentale di resistenza: se questo ricade nell’intervallo min-max  o se è superiore al max delle resistenze della tabella 1, si considera la media dei valori tabellati; viceversa se è inferiore si considera il valore tal quale. Per le elasticità (E,G) si considerano i valori medi della tabella 1.

Qualità dei materiali e della muratura esistente

Poiché i valori della tabella 1 sono riferiti a malta con caratteristiche scarse, con assenza di ricorsi (listature), paramenti semplicemente accostati o mal collegati, muratura non consolidata , tessitura (nel caso di elementi regolari) non a regola d’arte, occorre tenere conto dello stato reale in cui si trova la muratura esistente. A tale scopo si ha la tabella sottostante, che riporta gli eventuali fattori moltiplicativi da applicare alle resistenze (fm, τ0)  e alle elasticità (E,G) forniti dalla tabella 1.

Tipologia di muratura
Malta  buona
Giunti sottili (<10 mm)
Ricorsi  o  listature
Connessione  trasversale
Nucleo  scadente  e/o  ampio
Iniezione  di  miscele  leganti
Intonaco armato*
Muratura in pietrame disordinata (ciottoli, pietre erratiche e irregolari)
1,5
1,0
1,3
1,5
0,9
9
2,5
Muratura a conci sbozzati, con paramento di limitato spessore e nucleo interno
1,4
1,2
1,2
1,5
0,8
1,7
2,0
Muratura in pietre a spacco con buona tessitura
1,3
1,0
1,1
1,3
0,8
1,5
1,5
Muratura a conci di pietra tenera (tufo, calcarenite, ecc.)
1,5
1,5
1,0
1,5
0,9
1,7
2,0
Muratura a blocchi lapidei squadrati
1,2
1,2
1,0
1,2
0,7
1,2
1,2
Muratura in mattoni pieni e malta di calce
1,5
1,5
1,0
1,3
0,7
1,5
1,5
 
tutti
Tutti*
(fm, τ0)
(fm, τ0) **
tutti
tutti
tutti
* Valori da ridurre convenientemente nel caso di pareti di notevole spessore (per esempio > 70 cm).** Solo per murature storiche.
*** Solo metà coefficiente per τ0.

Tabella 3: Coefficienti correttivi dei parametri meccanici indicati nella Tabella 1. Fonte NTC2008 – C8A2.2 e considerazioni

Nel momento in cui la progettazione sia riferita a un rinforzo (cerchiatura di una apertura, ad esempio) di una muratura esistente, poiché questa si basa sulla determinazione dell’indebolimento potenziale subito dalla parete per la creazione delle nuove aperture, attribuendo un livello di conoscenza LC3 si calcolerà il massimo indebolimento e quindi si progetterà un intervento di rinforzo sicuramente adeguato (perché dimensionato sul massimo indebolimento subito dalla parete); pertanto in tali tipi di calcoli è sufficiente riferirsi ad livello di conoscenza ipotizzato LC3 cui corrisponde FC=1. Infatti se si  adotta un livello LC1 è probabile penalizzare le caratteristiche attuali di una muratura che in realtà potrebbero invece essere assai migliori: di conseguenza la cerchiatura sarebbe sottodimensionata. Se invece si adotta un livello LC3 viene considerata una muratura con caratteristiche attuali le migliori possibili: in tal caso, la cerchiatura sarebbe ben dimensionata se la muratura ha veramente le caratteristiche ipotizzate, mentre sarebbe sovradimensionata (a vantaggio di sicurezza) se nella realtà la muratura fosse più scadente. Viene spesso consigliato di tenere conto di una muratura fessurata applicando un ulteriore coefficiente di riduzione (divisore) pari a 2 ai moduli di elasticità.

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