Valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici in muratura

L'analisi della vulnerabilità sismica di un edificio in muratura richiede l'interpretazione del comportamento meccanico dei suoi componenti attraverso la comprensione dei seguenti fattori:

• forma e dimensioni;
• caratteristiche costruttive del paramento e della sezione (presenza di più paramenti e la loro eventuale connessione, la presenza di giunti a secco o con malta);
• le proprietà chimiche, fisiche e meccaniche dei materiali costituenti;
• le caratteristiche muratura stessa considerata come un materiale composito.

Edifici in muratura: come valutare la vulnerabilità sismica

Uno studio sistematico del comportamento meccanico delle murature dovrebbe partire da indagini e valutazioni sulle tecnologie costruttive e sulle numerose tipologie di sezioni murarie esistenti, data l’elevata influenza che queste hanno sulla risposta strutturale. Riguardo la caratterizzazione delle sezioni murarie, le analisi devono individuare i diversi paramenti che costituiscono la muratura e i diversi tipi di connessioni che possono essere o meno presenti tra gli strati stessi. L’insieme di tutti queste informazioni costituisce una base di partenza per poter valutare efficacemente lo stato di conservazione della struttura e la sua vulnerabilità sismica.

Vulnerabilità sismica delle costruzioni murarie: il problema della conoscenza

Gli interventi di recupero su murature storiche richiedono una profonda conoscenza dell’edificio, della sua evoluzione costruttiva, dei materiali e delle tecniche costruttive. Per rispondere a tali necessità è indispensabile utilizzare metodi d’indagine in situ e in laboratorio, in modo che i risultati ottenuti possano essere utilizzati non solo per la valutazione del degrado, ma anche come dati di partenza per l’analisi delle vulnerabilità strutturali.

Le indagini quindi possono puntuali per lo studio dei materiali, della struttura e dello stato di degrado oppure finalizzate alla calibrazione di modelli meccanici rappresentativi dell'edificio, per simulare numericamente la risposta ai carichi di esercizio, a fenomeni di fatica, o ad eventi particolari come i terremoti.

Sono in effetti disponibili metodi di indagine differenti, di tipo qualitativo o quantitativo che, a loro volta, possono essere suddivise in indagini invasive, leggermente invasive e non invasive.

Dalle indagini di tipo qualitativo si ottengono risultati utili per determinare le condizioni che hanno innescato il processo di degrado della struttura in esame. Le indagini in situ di tipo quantitativo forniscono la “misura” in cui le differenti componenti del degrado influiscono sulla struttura di un edificio. Si tratta di indagini idonee per la comprensione degli stati di sforzo e delle sollecitazioni agenti nelle differenti murature

L'impiego combinato di queste metodologie diagnostiche consente di ricavare tutti i dati necessari per una comprensione completa e approfondita dell’immobile oggetto d’intervento.

Vari metodi diagnostici per valutare la qualità muraria degli edifici

Come detto nel paragrafo precedente le indagini per la valutazione della qualità strutturale di un edifico in muratura possono essere schematicamente raggruppate in due categorie di indagini, a loro volta suddivise in diverse tecniche:

Indagini di tipo qualitativo

Tra queste rientrano:

• ricerca storica. Scopo principale della ricerca storica è la ricostruzione del percorso evolutivo del complesso edificato, per valutarne aspetti di forza e di debolezza, così come i punti di omogeneità e gli elementi di discontinuità;
• il rilievo del quadro fessurativo e del degrado. Il rilievo può essere impiegato per la ricostruzione dell’evoluzione costruttiva nel tempo dell’edificio, con l’ausilio di informazioni desunte da documenti d’archivio come le piante dei catasti storici, la descrizione dello stato di fatto e la definizione della mappatura delle superfici materiche e dei degradi a cui sono soggette;
• prove soniche/ultrasoniche. Sono utilizzate principalmente nella diagnosi della muratura per studiare la morfologia della sezione, individuando la presenza di vuoti, difetti o lesioni. sono impiegate anche per controllare le caratteristiche della muratura dopo interventi di consolidamento (iniezioni di malte e resine), verificando i cambiamenti delle caratteristiche fisiche del materiali;
• indagini termografiche. Consentono di individuare difetti interni alla sezione muraria come cavità, vuoti e disomogeneità, caratteristiche del paramento murario, che non possono essere altrimenti riconosciute se non con prove di tipo distruttivo. Consente anche di rilevare la presenza di impianti per il riscaldamento, elettrici, fognari, idrici, tubazioni del gas;
• georadar. Il rilievo con georadar permette la ricerca di elementi strutturali nascosti e la localizzazione, fessure e vuoti di spessore considerevole, inclusioni di materiali diversi anche in murature di notevole spessore;
• prove endoscopiche. L’endoscopio consente di ispezionare direttamente la sezione interna di una muratura e se collegato ad una apparecchiatura fotografica o ad una videocamera può registrare le immagini per una successiva ricostruzione della sezione stessa.

Indagini di tipo quantitativo

Tra queste rientrano:

• la valutazione della Qualità Muraria (IQM). Il metodo IQM consente di ricavare, per via statistica i parametri meccanici (in particolare il modulo di taglio) rappresentativi delle murature oggetto di studio attraverso un rilievo di dettaglio della sezione e del paramento murario;
• le prove con martinetti piatti. È la tecnica principale permettono di determinare in situ lo stato di sforzo locale e le caratteristiche di deformabilità di una struttura muraria al fine di determinare il modulo elastico E. Se le condizioni al contorno lo consentono, ad esempio adeguato carico di contrasto e muratura regolare, è possibile spingere la prova fino al raggiungimento del carico di prima fessurazione e/o di rottura del pannello murario.