Muratura armata antisismica :comportamento strutturale e connessioni

Muratura armata antisismica. Comportamento strutturale e connessioni

Muratura armata antisismica

La muratura armata antisismica è uno dei sistemi costruttivi più semplici con cui possiamo realizzare un edificio a prova di terremoto.

In effetti il sistema in sé si compone di tre elementi semplici, ben conosciuti nel nostro Paese e applicati fin dai primi anni del ’900. Essi sono: i blocchi in laterizio, il legante (malta) e le barre in acciaio.

Attualmente esiste una sorta di confusione generica sul termine muratura armata, in quanto, con esso si tendono ad identificare anche tutte quelle pareti realizzate con la tecnica della muratura rinforzata con calcestruzzo meglio nota, in ambito europeo, con la dicitura masonry concrete fill.

Al contrario, la muratura armata antisismica è una tecnologia che propriamente è sinonimo di laterizio armato, ovvero la classica muratura portante a cui è stato aggiunto un’adeguata armatura di rinforzo con il fine di aumentarne le caratteristiche meccaniche e di duttilità.

Se pensiamo bene al sistema vero e proprio, scopriamo che, nel tem­po, la muratura armata è stata perfezionata, in termini di materiali e di tecnologie, seguendo la logica dello sviluppo edilizio. L’aggiunta, infatti, di barre di rinforzo verticali e orizzontali in una data parete ha permesso di realizzare un muro concettualmente semplice, ma con una resistenza maggiore rispetto alla classica muratura portante.

Muratura armata

Fig.1_Confronto figurativo tra una muratura portante in laterizio e una muratura armata. Si nota come in quest’ultima ci sia uno scheletro di armatura di rinforzo atta a migliorarne il comportamento sotto azioni taglianti e flettenti_©Progettazione in zona sismica: muratura armata – Maggioli Editore

Nella Figura 1 viene riportato chiaramente lo sviluppo tecnologico della muratura armata antisismica. Partendo da un pannello classico in laterizio portante (riportato a sinistra), si inseriscono barre in acciaio ad aderenza migliorata nei punti estremi della parete e barre orizzontali annegate direttamente nel legante ad interassi prestabiliti.

Questo accorgimento tecnico, permette di aumentare notevolmente la resistenza dell’elemento. Vediamo come.

Se pensiamo idealmente di spingere alla sommità il muro nel piano, notiamo come esso sia interessato da due tipi di sollecitazioni:

  • sollecitazione flettente. Essa è causata dalla comparsa di un momento flettente nella sezione di base dell’elemento generato, difatti, dal prodotto della forza orizzontale e il braccio della forza, ovvero, alterezza del muro;
  • sollecitazione tagliante. Essa si genera per trasposizione della forza sull’elemento strutturale e si ridistribuisce nella parete provocando fessurazioni molto pericolose in zona sismica.
Muratura armata

Fig.2_Principali modi di collasso di una parete in muratura: sollecitazione a pressoflessione e sollecitazione a taglio. Si noti come la disposizione delle armature di rinforzo segua il criterio proprio del singolo meccanismo di collasso_©Progettazione in zona sismica: muratura armata – Maggioli Editore

Ciò che sta alla base della muratura armata è proprio la spiccata dote di supportare le sollecitazioni precedentemente elencate, attraverso l’inserimento di un apposito rinforzo in acciaio. Infatti, come già accennato, il comportamento strutturale viene modificato con l’inserimento di apposita armatura di rinforzo indipendente, in modo tale che ogni singola sollecitazione sia propriamente gestita secondo quanto segue:

  • armatura verticale. Le barre verticali fanno sì che il comportamento del muro si avvicini a quello di una classica parete in calcestruzzo armato. Si conferisce, pertanto, una maggiore resistenza a flessione grazie proprio alla presenza delle barre di armatura poste nella zona a trazione. In termini pratici, posizionare una barra di armatura nell’estremo in trazione fa sì che il momento resistente alla base della parete aumenti notevolmente;
  • armatura orizzontale. Le barre orizzontali poste in una parete di muratura armata hanno il medesimo compito delle staffe su un elemento in calcestruzzo armato: lo sforzo di taglio viene totalmente assorbito da questo staffaggio che ha propriamente il compito di ridurre il comportamento fragile dell’elemento.

Ovviamente il sistema di armatura di rinforzo esposto in precedenza, risulta essere efficace solamente se le altre caratteristiche della muratura siano idonee e quindi rispettose dei parametri minimi prescritte dalle norme.

È chiaro come la muratura in questione sviluppi un comportamento consono solamente se il blocco di laterizio presenti una buona resistenza a compressione. Questa caratteristica, unita alle peculiarità del legante, permette di realizzare un elemento performante da impiegare in zona sismica.

Ovviamente quando parliamo di zona sismica parliamo anche (ma ultimamente soprattutto) di duttilità. A tal proposito, la muratura in sé risulta avere un comportamento duttile conferitogli da un insieme di caratteristiche, le cui principali sono:

  • l’elevata resistenza del blocco di laterizio;
  • l’elevata capacità di deformazione del legante.

Quali connessioni sono realizzabili in muratura armata antisismica?

Il sistema muratura armata e più in generale della muratura ordinaria, prevede un efficiente sistema di ammorsamento tra pareti ortogonali.

Al contrario di altre tecnologie oggigiorno di moda, la sovrapposizione sfalsata dei blocchi unita all’armatura d’angolo conferisce all’involucro un’ottima rigidezza torsionale grazie alla quale l’edificio può assorbire le sollecitazioni provocate dall’eccentricità accidentale del sisma.

Le principali connessioni, che si presentano durante la realizzazione di una struttura in muratura armata antisismica, sono sostanzialmente di due tipi: connessione d’angolo e connessione a T (Figura 3).

Muratura armata

Fig.3_Esempio di struttura in muratura armata con individuazione delle principali connessioni tra pareti_©Progettazione in zona sismica: muratura armata – Maggioli Editore

Nella Figura 4 è stato riportato uno dei possibili schemi di realizzazione della muratura armata antisismica d’angolo. Esso si basa sulla tecnica proposta dal sistema Biotaurus© del Gruppo Stabila. Come è possibile notare dallo schema proposto, la posa è abbastanza intuitiva ed agevole. La realizzazione viene eseguita per “cicli” i quali si compongono di vari “corsi”, ovvero gli strati che servono per sviluppare in altezza la parete. Un ciclo completo consta di quattro corsi. Il primo ciclo è quello che coincide con la partenza e con la predisposizione delle barre in acciaio verticali fino ad arrivare al quinto corso in cui si ritrova la disposizione iniziale.

Muratura armata

Fig.4_Schema di connessione d’angolo per il sistema costruttivo Biotaurus© (copyright Gruppo Stabila) – Progettazione in zona sismica: muratura armata – Maggioli Editore

Le connessioni a T sono una naturale estensione del giunto ad angolo visto in precedenza. Infatti è possibile constatare come la posa dei blocchi e dell’acciaio di rinforzo segua lo schema del giunto ad angolo (Figura 5).

Muratura armata

Fig.5_Schema di connessione a T per il sistema costruttivo Biotaurus© (copyright Gruppo Stabila) – Progettazione in zona sismica: muratura armata – Maggioli Editore

È interessante porre l’attenzione sull’effettiva rigidezza che un giunto (ad angolo oppure a T) può conferire a livello strutturale. Infatti è dimostrabile anche a livello pratico come la posa dei blocchi e dell’acciaio di rinforzo segua lo schema base del giunto ad angolo.

È interessante porre l’attenzione sull’effettiva rigidezza che un giunto può conferire a livello strutturale: l’ammorsamento degli angoli unito ad un collegamento solidale con l’impalcato conferisce alla struttura il comportamento ideale in zona sismica prescritto al paragrafo 4.5.4 delle NTC 2018.

Come avvengono le connessioni tra muratura armata, fondazioni e solai?

Le connessioni con le fondazioni e con il solaio sono quelle classiche che riguardano anche la muratura ordinaria.

Tuttavia la presenza delle barre di rinforzo verticali impone di collegare tale armatura alle fondazioni attraverso la tecnica della ripresa oppure attraverso la tecnica delle barre post-installate. Quest’ultimo metodo, nella maggior parte dei casi, risulta molto più agevole per posizionare le barre e permette, inoltre, di ridurre drasticamente i problemi della sicurezza legati al fatto di effettuare lavorazioni in adiacenza a barre in acciaio verticali alte non meno di 3 m.

Per quanto concerne, invece, il collegamento al solaio, le barre vengono trattate come i pilastri, quindi con ripiega verso il cordolo che si ricorda deve essere rigido per permettere un’efficace trasmissione della precompressione superiore.

Indicazioni generali vengono fornite nel paragrafo 4.5.4 delle NTC 2018.

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Immagine di copertina: particolare di un giunto a T su pannelli in muratura armata antisismica (©copyright Casagrande Costruzioni Edili)

Le immagini ed il testo sono tratte dal volume:

Progettazione in zona sismica: muratura armata

Progettazione in zona sismica: muratura armata


Ennio Casagrande , 2018, Maggioli Editore

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