Criteri di progettazione sismica delle tamponature in muratura di laterizio

Cil 183 – Nel panorama nazionale e internazionale, le tamponature in muratura di laterizio rappresentano uno dei sistemi costruttivi più utilizzati per la realizzazione di chiusure esterne in edifici con struttura a telaio o mista telaio-pareti, non solo grazie alle buone proprietà meccaniche della muratura in blocchi in laterizio, ma anche per le ottime prestazioni termiche e acustiche, soprattutto nel caso di pareti di medio-alto spessore (maggiore di 20-25 cm).

L’attenzione del presente articolo è principalmente rivolta a tipologie di tamponamento realizzate in muratura ordinaria in completa aderenza con trave/pilastri a essi adiacenti e successivamente alla completa maturazione degli stessi se realizzati in calcestruzzo armato, sebbene venga anche fatto cenno a sistemi innovativi di tipo “duttile”, quali tamponamenti a giunti scorrevoli/deformabili.

Per l’importanza che rivestono all’interno dell’edificio ai fini della sicurezza e/o incolumità delle persone in conseguenza di un loro eventuale danneggiamento/collasso, le pareti di tamponamento di muratura in blocchi, come altri elementi non strutturali, devono essere opportunamente verificate per garantire la loro stabilità sia ai sovraccarichi laterali statici e alle forze del vento sia alle azioni sismiche.

Tuttavia, le vigenti Norme Tecniche delle Costruzioni del 2018 (Ntc2018, [1]), seppur con qualche novità e miglioramento rispetto alle precedenti Norme (Ntc 2008, [2]), non sembrano affrontare e coprire in modo esaustivo alcuni aspetti chiave riguardanti la progettazione e la verifica strutturale delle tamponature di muratura in blocchi di laterizio. Basti pensare che nell’attuale norma non è presente alcun criterio per il calcolo della resistenza fuori piano delle tamponature.

In questo articolo, oltre alla descrizione delle indicazioni normative delle Ntc 2018 e alla messa in evidenza dei punti di novità rispetto alle precedenti Ntc 2008, si intendono fornire specifici approfondimenti su alcuni aspetti importanti che risultano carenti nelle attuali norme, in particolare nei riguardi dei criteri di verifica degli spostamenti interpiano e di resistenza delle tamponature nei confronti delle azioni fuori piano.

A supporto della trattazione viene fatto costante riferimento ai risultati di ricerche numeriche e sperimentali svolte negli ultimi 10 anni, molte delle quali attivate e finanziate dall’industria dei laterizi.

Tamponature ai sensi delle Ntc2018

Definizione delle tamponature e delle verifiche da svolgere | Le Ntc2018 definiscono elementi non strutturali quelli con rigidezza, resistenza e massa tali da influenzare in maniera significativa la risposta strutturale e quelli che, pur non influenzando la risposta strutturale, sono ugualmente significativi ai fini della sicurezza e/o dell’incolumità delle persone. Per questi elementi, la capacità deve risultare maggiore della domanda sismica corrispondente a ciascuno degli stati limite da considerare.

Chiaramente le tamponature di muratura in blocchi di laterizi fanno parte di questa categoria di elementi e, specie nei casi di murature robuste (spessori superiori a 20-25 cm), influiscono indubbiamente sul comportamento laterale della struttura.

Risulta dunque necessario condurre verifiche di sicurezza come specificato nel seguito su tutte le tamponature e i tramezzi, indipendentemente dal loro spessore, laddove invece, secondo le Ntc2008, era possibile escludere le pareti interne di spessore non superiore a 100 mm, indicazione non più presente nelle Ntc2018.

Questa scelta appare peraltro ragionevole per il fatto che le pareti sottili possono risultare maggiormente vulnerabili alle azioni sismiche rispetto a tamponature con spessori maggiori, senza che si possa tuttavia escludere il rischio per l’incolumità delle persone in conseguenza di un loro eventuale collasso.

Compiti delle varie figure professionali | Un importante aspetto di novità introdotto nelle Ntc2018 riguarda la definizione e i compiti delle varie figure professionali nel processo di progettazione ed esecuzione delle tamponature. Al § 7.2.3 delle Ntc 2018, la norma introduce una distinzione tra elementi non strutturali costruiti in cantiere e quelli assemblati in cantiere.

Quando gli elementi non strutturali sono costruiti in cantiere, ed è questo chiaramente il caso delle tamponature di muratura in blocchi, è compito del progettista della struttura individuare la domanda e progettarne la capacità in accordo a formulazioni di comprovata validità ed è compito del direttore dei lavori verificarne la corretta esecuzione.

Quando invece gli elementi non strutturali sono assemblati in cantiere, per esempio nel caso di sistemi divisori a secco, è compito del progettista della struttura individuare la domanda, è compito del fornitore e/o dell’installatore fornire elementi e sistemi di collegamento di capacità adeguata ed è compito del direttore dei lavori verificarne il corretto assemblaggio.

Dunque, mentre il direttore dei lavori deve sempre garantire il controllo dell’esecuzione o dell’assemblaggio dei sistemi in cantiere, il progettista, nel caso di realizzazione di tamponature di muratura in blocchi ha il compito di effettuare le verifiche di sicurezza andando a calcolare sia la domanda sia la capacità, mentre nel caso di elementi assemblati ha il solo compito di calcolare la domanda, lasciando al fornitore/installatore la valutazione della capacità.

Questa ultima situazione appare tuttavia non priva di criticità rispetto agli elementi costruiti in cantiere (per cui il progettista mantiene il controllo dei calcoli con una procedura più lineare e affidabile); infatti, la responsabilità della sicurezza “strutturale” tende a spostarsi in maniera evidente sull’installatore, che deve fornire informazioni in merito alla stabilità degli elementi, e sul direttore dei lavori, che oltre al controllo esecutivo deve anche accertare il metodo di valutazione della capacità proposto dall’installatore o addirittura calcolare in prima persona la capacità nel caso in cui l’installatore non ne abbia le competenze.

Approccio per la progettazione e la verifica sismica delle norme tecniche

L’approccio adottato nelle norme tecniche per la progettazione e la verifica sismica di tamponamenti è illustrato sinteticamente in figura 1. Tale approccio è anche in linea con l’Eurocodice 8 [3]. Le verifiche da condurre si dividono in funzione dello stato limite da considerare.

In prima battuta è necessario effettuare delle verifiche di deformazione interpiano allo Stato Limite di Danno (Sld), confrontando la domanda di spostamento in termini di drift nel piano della parete (rapporto tra spostamento orizzontale e altezza di piano) con i valori di capacità deformativa funzione del tipo di tamponatura.

La seconda verifica riguarda le azioni fuori piano delle tamponature, che viene svolta allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita (Slv) confrontando, per esempio in termini di pressione equivalente, l’azione applicata sui pannelli murari con la loro resistenza.

Le norme nazionali forniscono informazioni per valutare le azioni fuori piano (in parte nelle Ntc2018, in parte nella Circolare esplicativa [4]), tuttavia non indicano come valutare la resistenza del pannello.

Per compensare tale criticità, in questo articolo verrà esposto un criterio per la valutazione della resistenza di pannelli murari alle azioni fuori piano basato sulla teoria del meccanismo ad arco verticale, in linea con quanto indicato nell’Eurocodice 6 [5].

Infine, oltre alle consuete verifiche in termini di resistenza allo Slv sugli elementi strutturali in calcestruzzo armato (travi, pilastri, pareti, nodi), è consigliabile anche verificare gli effetti locali prodotti dalla spinta della tamponatura sui pilastri adiacenti a essa, sebbene non siano esplicitamente prescritte nelle Ntc (ma lo sono nell’Ec8).

Su questo argomento le norme nazionali sono carenti, ma è possibile far riferimento a quanto indicato nell’Ec8. È anche necessario valutare eventuali irregolarità in pianta e in elevazione nella disposizione delle tamponature, come previsto nelle Norme e discusso nel seguito.

È utile sottolineare che la valutazione degli spostamenti allo Sld e delle sollecitazioni sugli elementi strutturali allo Slv viene normalmente effettuata con l’esecuzione di analisi elastiche e lineari (statiche equivalenti o dinamiche multimodali con spettro di risposta) su un modello strutturale “nudo” dell’edificio, costituito cioè solo dagli elementi strutturali in calcestruzzo armato (travi, pilastri, nodi, pareti), trascurando la rigidezza e la resistenza dei tamponamenti e dei tramezzi, che vengono considerati solo per il loro contributo in peso e massa; questo modo di operare, sebbene non sia l’unico possibile, è comune all’attuale pratica progettuale, oltre ad essere in conformità alle Ntc 2018 e all’Ec8. In seguito, vengono approfondite nel dettaglio le verifiche sopra esposte.

Verifiche di deformazione nel piano – verifiche di rigidezza

Le verifiche di deformazione nel piano vengono definite nelle Ntc 2018 come “verifiche di rigidezza” e si ritengono soddisfatte qualora la deformazione degli elementi strutturali non produca sulle tamponature danni tali da rendere la costruzione temporaneamente inagibile.

Nel caso delle costruzioni civili e industriali, qualora la temporanea inagibilità sia dovuta a spostamenti di interpiano eccessivi, questa condizione si può ritenere soddisfatta quando gli spostamenti di interpiano ottenuti dall’analisi in presenza dell’azione sismica di progetto (fig. 2) siano inferiori ai limiti indicati nel seguito.

Le Ntc2018 (§ 7.3.6.1 – verifiche di rigidezza (Rig)) riportano che, per le classi d’uso I e II (costruzioni comuni e normale affollamento) si fa riferimento agli spostamenti calcolati con uno spettro di risposta allo Sld e che, per tamponature collegate rigidamente alla struttura che interferiscono con la deformabilità della stessa, devono essere rispettate le seguenti disuguaglianze:

q·dr  ≤ 0,0050·h per tamponature fragili  (1)

q·dr  ≤ 0,0075·h per tamponature duttili  (2)

in cui dr è lo spostamento di interpiano, cioè la differenza tra gli spostamenti del solaio superiore e del solaio inferiore calcolati sul modello di calcolo non comprensivo delle tamponature, h è l’altezza del piano e q è il fattore di comportamento per lo stato limite considerato (generalmente posto pari a 1.0 nelle verifiche agli stati limite di esercizio).

Per le classi d’uso III e IV (strutture con funzioni rilevanti e strategiche, come per esempio, giusto per citarne alcune, scuole e ospedali) ci si riferisce allo Stato Limite di Operatività (Slo), e gli spostamenti d’interpiano devono essere inferiori ai 2/3 dei limiti in precedenza indicati. I

n caso di coesistenza di diversi tipi di tamponamento nel medesimo piano della costruzione, deve essere assunto il limite di spostamento più restrittivo. Nelle Ntc2018 sono dunque presenti alcuni importanti elementi di novità rispetto alle norme precedenti. Il primo riguarda l’introduzione della definizione di tamponamento fragile o duttile.

È opinione degli autori, anche in virtù delle ulteriori indicazioni presenti nella Circolare, che le tamponature in aderenza alla struttura di tipo duttile siano quelle che riescono a raggiungere capacità deformative nel piano significative senza o con limitati danneggiamenti della muratura, come per esempio le soluzioni realizzate con una suddivisione del corpo murario in laterizio in sotto-pannelli orizzontali attraverso giunti scorrevoli ideati dall’Università di Pavia (Morandi et al., 2015 [6], fig. 3) o giunti deformabili proposti dall’Università di Padova (Verlato et al., 2016 [7]).

Le tipologie in muratura ordinaria in aderenza al telaio rientrano nella categoria delle tamponature cosiddette fragili, sebbene alcune tipologie, quali per esempio quelle in laterizio “robuste”/di medio-grande spessore, possiedano una capacità deformativa tutt’altro che trascurabile (Morandi et al., 2017 [8]).

Un secondo aspetto importante riguarda il chiarimento nella norma che i limiti sopra esposti (per es., 0.005h) si riferiscono a un modello “nudo”, in cui le tamponature possono essere considerate solo in termini di masse e pesi.

La modellazione esplicita delle tamponature per una valutazione delle domande di spostamento della struttura, per esempio con l’inserimento nel modello strutturale del telaio di puntoni lungo le due diagonali con una determinata rigidezza/resistenza, è ammessa ma non obbligatoria e, come riportato al § 7.2.6 delle Ntc2018 in analogia all’Ec8, deve essere presa in considerazione solo qualora abbia effetti negativi ai fini della sicurezza, per esempio nel caso forti irregolarità in pianta nella distribuzione delle tamponature.

Si vuole inoltre sottolineare che la modellazione esplicita delle tamponature in un’analisi elastica risulta particolarmente complessa a causa della difficoltà nel definire una rigidezza equivalente dei puntoni che caratterizzano la tamponatura in corrispondenza delle richieste di spostamento ai diversi stati limite.

Un possibile procedimento più abbordabile a livello professionale che tenga conto dell’effetto irrigidente delle tamponature e della conseguente diminuzione delle deformazioni rispetto a quelle di un telaio nudo, è stato recentemente proposto da Hak et al. (2018) [9].

Tale metodo, applicabile a strutture e distribuzioni di tamponature regolari, si basa sul calcolo degli spostamenti di un telaio tamponato partendo dagli spostamenti ottenuti dal telaio “nudo”, considerando a posteriori la riduzione dei drift in funzione di un semplice parametro, ottenibile con un foglio di calcolo, che tiene conto del rapporto relativo tra la rigidezza di piano fornita dalle tamponature e quella del telaio nudo. Tale metodo, descritto dettagliatamente in Morandi et al., 2017, è stato anche inserito in uno degli annessi dell’attuale bozza del nuovo Ec8 (pr En1998-1-2 2019:3 [10]).

Verifiche di resistenza fuori piano delle tamponature

Le verifiche di resistenza fuori piano delle tamponature devono essere svolte allo Slv, confrontando la pressione applicata sui pannelli murari con la loro resistenza.

Calcolo della domanda sismica.

Come detto, le norme nazionali forniscono informazioni per valutare la domanda sismica fuori piano sulle tamponature. In particolare, al § 7.2.6 delle Ntc 2018, l’azione sismica può essere determinata applicando alla tamponatura una forza trasversale Fa definita come segue:

F_a = (S_a·W_a)/q_a  (3)

dove F_a è la forza sismica orizzontale distribuita o agente nel centro di massa dell’elemento non strutturale, nella direzione più sfavorevole, risultante delle forze distribuite proporzionali alla massa; S_a è l’accelerazione massima, adimensionalizzata rispetto a quella di gravità, che l’elemento non strutturale subisce durante il sisma e corrisponde allo stato limite in esame, W_a è il peso dell’elemento e q_a è il fattore di comportamento dell’elemento. La pressione agente p_a può essere calcolata dividendo la forza F_a per la superficie frontale della tamponatura (p_a=F_a/(L_w·h_w), con L_w e h_w la lunghezza e l’altezza della tamponatura).

Mentre le Ntc2008 fornivano direttamente specifiche riguardanti la valutazione dei valori di S_a e q_a, nelle Ntc 2018 tali informazioni sono state rimosse e inserite in Circolare, consentendo comunque di fare riferimento anche ad altri documenti di comprovata validità. Il fattore di comportamento q_a per pareti interne ed esterne, tramezzature e facciate è indicato pari a 2.0.

Per quanto riguarda invece il calcolo della determinazione dell’accelerazione massima sull’elemento, la Circolare consente l’utilizzo di tre criteri alternativi basati sulla teoria degli spettri di piano.

In questo articolo si fa solo riferimento alla formulazione semplificata specifica per costruzioni con struttura a telaio. Quest’ultima formulazione, che può essere utilizzata per la verifiche delle tamponature ed è valida nell’ipotesi di andamento delle accelerazioni linearmente crescenti con l’altezza, consente il calcolo dell’accelerazione massima S_a(T_a) con le seguenti espressioni:

S_a(T_a) = α·S·(1+z_w/H)·(a_p / (1+(a_p-1)·(1-T_a/(a·T₁))²)) ≥ α·S   per T_a < a·T₁  (4)

S_a(T_a) = α·S·(1+ z_w /H)·a_p  per a·T₁ ≤ T_a < b·T₁  (5)

S_a(T_a) = α·S·(1+ z_w/H)·(a_p / (1+(a_p-1)·(1-T_a/(b·T₁))²)) ≥ α·S  per T_a ≥ b·T₁  (6)

dove α è il rapporto tra accelerazione massima del terreno a_g su sottosuolo tipo A da considerare nello stato limite in esame (Slv) e l’accelerazione di gravità g, S è il coefficiente che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni topografiche, T_a è il periodo fondamentale di vibrazione dell’elemento non strutturale, T₁ è il periodo fondamentale di vibrazione della costruzione nella direzione considerata, z_w è la quota del baricentro della tamponatura misurata a partire dal piano di fondazione, H è l’altezza della costruzione misurata a partire dal piano di fondazione e a, b, a_p sono parametri definiti in accordo con il periodo fondamentale di vibrazione della costruzione (si veda la tabella 1). In figura 4a sono schematizzati la geometria e la posizione di una tamponatura all’interno di un edificio, mentre la figura 4b riporta lo spettro di piano così definito.

Per quanto riguarda il calcolo del periodo fondamentale di vibrazione fuori piano della tamponatura T_a, la normativa non riporta alcuna espressione; tale periodo può essere valutato mediante modellazioni numeriche o formulazioni analitiche che prendano in considerazione il comportamento a piastra, o equazioni semplificate che considerino il periodo del tamponamento sulla base della risposta in una sola direzione (verticale o orizzontale) idealizzando la tamponatura in muratura come una trave semplicemente appoggiata con massa distribuita. In questo caso, considerando la direzione verticale del tamponamento, il periodo fondamentale fuori piano può essere calcolato con la formulazione seguente:

T_a = 2·h_w²/π·(m/(E_v·I))^0.5  (7)

dove h_w è l’altezza della tamponatura, m è la massa per unità di altezza della tamponatura, I è il momento d’inerzia della sezione (L_w·t_w³/12) ed E_v è il modulo di elasticità verticale della muratura.

Gli spettri di piano così definiti sono in generale conservativi per un ampio campo di periodi, soprattutto nel caso di tamponature con periodo proprio prossimo al periodo fondamentale della costruzione. Si sottolinea inoltre che tali spettri sono stati ricavati da analisi lineari e non-lineari dinamiche condotte su telai in c.a. “nudi” (si veda Petrone et al. 2015 [11]).

La formulazione presente nelle “vecchie” Ntc2008 e nell’attuale versione dell’Ec8 risulta invece ottenuta da un’interpretazione sperimentale condotta su una serie di edifici reali di diversa tipologia soggetti ad azioni sismiche e azioni ambientali e si ritiene possa ancora essere utilizzabile in alternativa a quella proposta nella Circolare sopra definita, assumendo le Ntc 2008 come documento di comprovata validità. Tale espressione è riportata nel seguito, dove i parametri sono già stati definiti in precedenza.

S_a = α·S·(((3·(1+z_w/H))/(1+(1-T_a/T₁)²))-0.5) ≥ α·S  (8)

Valutazione della resistenza fuori piano

Come già accennato, le Norme tecniche nazionali non forniscono alcuna informazione su come valutare la resistenza fuori piano di pannelli di tamponatura. Un possibile criterio utilizzabile si basa sulla teoria del meccanismo ad arco verticale, proposto originariamente da McDowell et al. (1956) [12] e

successivamente studiato da altri autori tra cui Drysdale et al. (1999) [13].

La resistenza fuori piano può essere dunque calcolata in termini di pressione p_R come riportato nell’equazione (9), ipotizzando un modello ad arco verticale perfettamente aderente alla trave, assumendo la formazione di una fessura orizzontale a metà altezza (fig. 5), stabilendo uno spessore dell’appoggio della spinta dell’arco all’estremità e al centro del pannello pari al 10% dello spessore della tamponatura e trascurando l’inflessione dell’arco (ipotesi accettabile con h_w/t_w < 25 con h_w e t_w rispettivamente l’altezza e lo spessore della tamponatura), dove f_d è la resistenza a compressione di calcolo della muratura.

p_R = 0.72·fd·(tw/hw)2  (9)

L’attuale versione dell’Ec6 amplifica la resistenza di compressione della muratura di circa 1.5 volte considerando un effetto di confinamento dovuto ai carichi concentrati, trasformando il coefficiente 0.72 dell’equazione (9) in 1.0. Il draft finale del nuovo Eurocodice 6 parte 1-1 [14] prevede più cautelativamente che tale amplificazione possa essere applicata alle sole murature con blocchi del gruppo 1 (per esempio murature di mattoni di laterizio), mentre per murature con blocchi semipieni o forati verticalmente o orizzontalmente, si applica esattamente la formulazione (9).

Ad ogni modo, per l’applicazione dell’equazione (9), risulta fondamentale assicurare in fase di costruzione la corretta esecuzione delle condizioni di bordo, garantendo una perfetta aderenza tra il tamponamento e gli elementi strutturali del telaio.

Inoltre, è ormai noto da tempo che le murature non strutturali aderenti al telaio sono fortemente influenzate dall’effetto di interazione simultanea delle azioni sismiche nel piano e fuori piano e che questo effetto possa essere approssimato a una riduzione della resistenza fuori piano in funzione del danneggiamento nel piano a sua volta dipendente dal drift di piano raggiunto (Morandi et al., 2013 [15], Verlato et al., 2014 [16], Morandi et al., 2017). A tal fine, sono state proposte negli ultimi anni alcune relazioni che forniscono un coefficiente riduttivo β_R (valore minore di 1.0) in funzione del drift di piano allo Slv.

Riassumendo, valutata la domanda di drift allo Slv al piano e nella direzione di allineamento del tamponamento da verificare dall’analisi strutturale, si entra con tale valore nel grafico e si ricava β_R con cui ridurre la resistenza del pannello non danneggiato calcolata per esempio con l’equazione (9).

In figura 6 si riporta un esempio di tali relazioni riferito al caso di tamponamenti “robusti” privi di aperture realizzati con blocchi di laterizio con foratura verticale di medio-grande spessore (maggiore di 25 cm), basati sui risultati di una vasta campagna sperimentale condotta presso l’Eucentre di Pavia (si veda Morandi et al., 2017). In definitiva, noti i valori di azione e resistenza fuori piano, le verifiche possono essere condotte in termini di pressioni, confrontando che la pressione agente p_a sia inferiore a quella resistente p_R.

Effetti di interazione locale e globale tra tamponature e struttura

L’interazione tra le tamponature e la struttura è da tenere in debita considerazione, sia localmente sia globalmente. Localmente, cioè a livello di singole campate tamponate, la spinta delle murature prodotta da uno spostamento interpiano sugli elementi strutturali deve essere opportunamente valutata.

Le Ntc 2018, come peraltro le precedenti, non richiedono alcuna verifica esplicita di tale spinta sui pilastri, mentre l’Ec8 riporta un criterio semplice, che richiede di verificare che la resistenza al taglio dei pilastri sia superiore alla resistenza laterale della tamponatura, pari a f_v0·L_w·t_w, con f_v0 la resistenza a taglio in assenza di azione assiale.

Nelle Ntc2018 sono invece presenti solo raccomandazioni in merito al caso in cui le tamponature non si estendano per l’intera altezza dei pilastri adiacenti (§ 7.4.4.2.1 e § 7.4.6.2.2); in questo caso, la domanda a taglio da considerare per la parte del pilastro priva di tamponamento V_Ed è valutata utilizzando la relazione (10), dove M^s_i,d e Mⁱ_i,d sono sostanzialmente i valori dei momenti resistenti del pilastro alle estremità della parte priva di tamponamento di altezza L_p e γ_Rd è il fattore di sovraresistenza.

V_Ed = γ_Rd(M^s_i,d + Mⁱ_i,d)/ L_p  (10)

Per quanto riguarda le limitazioni di armatura dei pilastri, nel caso in cui le tamponature non si estendano per l’intera altezza dei pilastri stessi, l’armatura risultante deve essere estesa per una distanza pari alla profondità del pilastro oltre la zona priva di tamponamento.

Nel caso in cui l’altezza della zona priva di tamponamento fosse inferiore a 1.5 volte la profondità del pilastro, devono essere utilizzate armature bi-diagonali. Nel caso precedente, qualora il tamponamento sia presente su un solo lato di un pilastro, l’armatura trasversale da disporre alle estremità del pilastro (“zona dissipativa”) deve essere estesa all’intera altezza del pilastro.

L’interazione globale consiste invece nel controllo dell’irregolarità in pianta e in elevazione, che potrebbe causare effetti negativi sulla risposta sismica della struttura.

Le Ntc 2018 riportano indicazioni in tal senso al § 7.2.3. Se la distribuzione degli elementi non strutturali è fortemente irregolare in pianta, gli effetti di tale irregolarità debbono essere valutati e tenuti in conto; le norme consentono di soddisfare il requisito di irregolarità qualora si incrementi di un fattore 2 l’eccentricità accidentale.

Se invece la distribuzione degli elementi non strutturali è fortemente irregolare in altezza, deve essere considerata la possibilità di forti concentrazioni di danno ai livelli caratterizzati da significative riduzioni degli elementi non strutturali rispetto ai livelli adiacenti; le norme intendono soddisfatto questo requisito qualora si incrementi di un fattore 1.4 la domanda sismica sugli elementi verticali (pilastri e pareti) dei livelli con significativa riduzione degli elementi non strutturali.

Conclusioni

In merito alle verifiche delle tamponature in muratura, le Norme Tecniche per le Costruzioni del 2018, e la relativa Circolare, sebbene abbiano introdotto alcune interessanti novità rispetto alle Ntc 2008, non risultano ancora esaustive su alcuni aspetti, in particolare in merito alle verifiche alle azioni “fuori piano”.

A tal riguardo, le Ntc2018/Circolare forniscono, in maniera piuttosto articolata, dei criteri per la valutazione della domanda sismica fuori piano delle tamponature, tuttavia non danno informazioni su come calcolarne la resistenza.

In questo articolo è stato allora esposto un criterio semplice ed efficace per la valutazione della resistenza fuori piano basato sulla teoria del meccanismo ad arco verticale, in linea con quanto indicato nell’Eurocodice 6.

Nel caso di azioni sismiche, come ormai noto da tempo e riconosciuto anche a livello normativo, la valutazione della resistenza fuori piano per murature “tradizionali” aderenti al telaio deve essere opportunamente ridotta per tener conto dell’effetto di interazione simultanea delle azioni nel piano e fuori piano, per esempio attraverso coefficienti riduttivi in funzione del drift di piano raggiunto.

Tuttavia, come anche dimostrato dagli studi sperimentali e numerici condotti da Morandi et al., 2013-2017 su tamponature in muratura con blocchi forati di laterizio, se realizzate rispettando la “regola d’arte” e fino ad azioni sismiche di una certa intensità, il problema delle verifiche fuori piano di fatto non sussiste per tipologie di tamponatura robuste/di medio-grande spessore, sebbene si sottolinea che sia sempre obbligatorio svolgere tali verifiche; queste soluzioni possiedono infatti un’elevata resistenza e stabilità nei confronti delle azioni sismiche laterali, come facilmente verificabile anche applicando le relazioni esposte in questo articolo.

In zone a elevata sismicità può essere molto vantaggioso considerare l’impiego di sistemi innovativi in muratura di laterizio, come quelli a giunti “scorrevoli” o “deformabili” ideati dalle Università di Pavia e di Padova che, grazie alla loro elevata “duttilità”/capacità deformativa nel piano e all’elevata stabilità fuori piano senza riduzione di resistenza dovuta agli effetti combinati nelle due direzioni, consentono una più agevole verifica degli spostamenti e delle azioni fuori piano, portando inoltre a un sensibile miglioramento del comportamento globale dell’intera struttura tamponata.

Un’altra valida soluzione per le zone a medio-alta sismicità prevede l’inserimento di adeguati sistemi di armatura di rinforzo nella muratura tradizionale di tamponamento in blocchi di medio/grande spessore.

Si desidera, infine, sottolineare che molti dei risultati riportati in questo articolo provengono da numerose ricerche numeriche e sperimentali attivate e finanziate dall’industria dei laterizi nel corso degli ultimi 10 anni, sia su soluzioni tradizionali sia su sistemi innovativi.

Proprio i risultati di tali ricerche, oltre ad aver avuto un impatto significativo a livello tecnico-scientifico, stanno anche consentendo di supportare in maniera decisiva la redazione di raccomandazioni progettuali a livello nazionale e la revisione dell’Ec8 sugli aspetti legati alle tamponature.

Si ritiene dunque fondamentale, anche in relazione alla revisione/redazione degli standard attualmente in corso e che si protrarrà ancora per alcuni anni a venire, proseguire con la strada tracciata nel passato, mantenendo un dialogo costante tra industria, professione, ricerca e istituzioni per poter fornire soluzioni su aspetti e criticità ancora irrisolti legati al comportamento sismico di elementi non-strutturali in muratura.

A cura di Paolo Morandi (PhD, Ricercatore, Dipartimento Costruzioni e Infrastrutture, Eucentre (Pavia)), Riccardo R. Milanesi (PhD, assegnista di ricerca, Dipartimento Ingegneria Civile ed Architettura, Università di Pavia) e Guido Magenes (PhD, Professore Ordinario, Dipartimento Ingegneria Civile e Architettura, Università di Pavia).

Riferimenti Bibliografici

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