Quanto conosci una muratura esistente? I livelli di conoscenza della C.M.2009

Mai come oggi, sempre più spesso viene richiesto di eseguire l’analisi di vulnerabilità sismica di strutture esistenti in muratura. Magari ai fini della classificazione sismica della struttura. Il primo passo da eseguire prima di iniziare l’analisi di vulnerabilità sismica è individuare la tipologia di muratura della nostra struttura e i parametri di rigidezza e resistenza da utilizzare nel calcolo.

 

A tal fine bisogna fissare il livello di conoscenza che si intende raggiungere. Come per le strutture in cemento armato e acciaio, anche per le strutture in muratura la C.M.2009 propone tre livelli di conoscenza a seconda del numero di prove che intendiamo eseguire e delle informazioni a nostra disposizione. 

A ciascun livello di conoscenza è associato un fattore di confidenza FC. Tale fattore va a ridurre le proprietà meccaniche dei materiali. Più alto sarà il livello di conoscenza, minore sarà il fattore FC.

Rd = R / FC

Resistenza di progetto ridotta del fattore di confidenza FC

 

I diversi livelli di conoscenza sono definiti nel capitolo C8A della C.M.2009; si tratta dell’Appendice al capitolo 8 relativo alle strutture esistenti. Vengono individuati tre distinti livelli di conoscenza. Per ciascun livello di conoscenza la Normativa specifica le verifiche in sito e le indagini da effettuare.

Ti riporto sotto la tabella riepilogativa della C.M.2009. 

Tabella C8A.1.1 della C.M.2009

Per tutti e tre i livelli di conoscenza la geometria della struttura deve essere definita da un apposito rilievo in sito. E’ importante individuare anche la posizione di eventuali nicchie, cavità e canne fumarie che vanno ad indebolire i maschi murari interessati. Così come vanno rilevate le volte e gli orizzontamenti (tipologia ed orditura). 

Livello di conoscenza LC1: il più penalizzante

Il livello di conoscenza LC1 è quello che richiede il minor numero di indagini e verifiche da eseguire. Di conseguenza è anche quello che penalizza di più le proprietà dei materiali della struttura. Il fattore di confidenza corrispondente a questo livello di conoscenza è FC = 1.35. Utilizzare questo Fattore di Confidenza equivale ad una riduzione delle proprietà meccaniche pari al 26%.

Il livello di conoscenza LC1 richiede verifiche in-situ limitate per i dettagli costruttivi e indagini in-situ limitate per le proprità dei materiali. Ma cosa devi fare in pratica per assicurare il livello di conoscenza LC1? Te lo descrivo di seguito

Verifiche in-situ limitate

Ciò che devi controllare con le verifiche in-situ limitate sono:

  • la corretto ammorsatura delle murature in corrispondenza degli spigoli;
  • il collegamento fra solai e pareti e l’eventuale presenza di cordoli di piano;
  • la presenza di architravi strutturalmente efficienti al di sopra delle aperture;
  • la presenza di eventuali catene messe in opera per eliminare la spinta di archi e volte o per impedire il ribaltamento fuori piano della parete;
  • presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità;

Per verificare l’ammorsatura fra le pareti, è sufficiente spicconare l’intonaco per una superficie di 1 metro x 1 metro in corrispondenza degli spigoli del fabbricato. La spicconatura eseguita sarà utile anche per individuare la tipologia di muratura presente. In particolare dovrai cercare di individuare se la muratura è a un paramento, a due o più paramenti, con o senza riempimento a sacco, se i due paramenti presentano collegamenti trasversali, se la muratura è eseguita in mattoni o in pietra, regolare o irregolare.

Spicconatura d’intonaco di superficie 1 metro x 1 metro in corrispondenza dello spigolo della muratura

 

Indagini in-situ limitate

Per eseguire le indagini in-situ limitate puoi utilizzare la stessa spicconatura di 1 metro x 1 metro eseguita per le verifiche in-situ limitate. Le indagini hanno lo scopo di indagale le proprietà meccaniche dei materiali. Dovrai focalizzare l’attenzione quindi sui seguenti elementi:

  • Forma e dimensione dei blocchi;
  • Compattezza della malta, da valutare qualitativamente, prelevando un piccolo campione a 5-6 cm di profondità.

Per il livello di Conoscenza LC1 è tutto qui. Non occorre eseguire nessun tipo di prova sperimentale in sito, tutto si limita ad un esame perlopiù visivo.

Livello di conoscenza LC2: entrano in campo i martinetti piatti

Per raggiungere il livello di conoscenza LC2  è richiesta qualche indagine in più. Il fattore di confidenza corrispondente a questo livello di conoscenza è FC = 1.20 che equivale ad una riduzione della resistenza pari al 17%.

Il livello di conoscenza LC2 richiede di eseguire verifiche in-situ estese ed esaustive per definire i dettagli costruttivi e indagini in-situ estese per definire le proprietà dei materiali. Ecco in pratica cosa devi fare:

Verifiche in-situ estese ed esaustive

Sono esattamente identiche alle verifiche in-situ limitate del livello di conoscenza LC1. L’unica differenza è che queste verifiche vanno estese in maniera sistematica a tutto il fabbricato, indagando tutti gli elementi significativi. La Normativa non fissa un numero minimo di saggi, ma definisce l’entità di questo tipo di verifica in maniera generica. Sta quindi alla sensibilità del progettista decidere il numero sufficiente di saggi da eseguire sulla muratura.

Indagini in-situ estese

Con questo tipo di indagini la Normativa prescrive di eseguire anche delle prove in sito. Ecco le prove che dovrai eseguire per raggiungere il Livello di Conoscenza LC2:

  • Una prova con martinetto piatto doppio per ogni tipologia di muratura presente;
  • Prove di caratterizzazione della malta e/o di pietre o mattoni;
  • Estendere le indagini limitate (ovvero quelle previste per il Livello LC1) in maniera sistematica a tutto il fabbricato.

Prova con martinetto piatto doppio su muratura esistente

Puoi pianificare anche delle prove non distruttive da eseguire a completamento (non in sostituzione) delle prove richieste:

  • Prova sclerometrica;
  • Prove soniche;
  • Prova penetrometrica per la malta.

Livello di conoscenza LC3: prove distruttive sulla muratura

Il livello di conoscenza LC3 è quello più impegnativo e costoso da raggiungere, in quanto richiede un maggior numero di prove. Il fattore di confidenza corrispondente è FC = 1.00, di conseguenza non si ha nessuna penalizzazione delle proprietà meccaniche della muratura. Il livello di conoscenza LC3 richiede verifiche in-situ estese ed esaustive (esattamente le stesse previste per il livello LC2) per definire i dettagli costruttivi e indagini in-situ esaustive per definire le proprietà dei materiali.

Verifiche in-situ estese ed esaustive

Sono le stesse identiche verifiche richieste per il livello di conoscenza LC2. Ti rimando quindi alla descrizione sopra. 

Indagini in-situ esaustive

Questo tipo di indagini ha l’obiettivo di ricavare quante più informazioni possibile sulla resistenza della muratura. In aggiunta a tutte le prove previste per le indagini in-situ estese, vanno eseguite prove sperimentali in-situ o in laboratorio su campioni di muratura non disturbati, prelevati dalle pareti del fabbricato.

Quindi per raggiungere questo livello di conoscenza occorrono:

  • Prova di compressione diagonale su panelli murari oppure prove combinate di compressione verticale e taglio;
  • Una prova con martinetto piatto doppio per ogni tipologia di muratura presente;
  • Prove di caratterizzazione della malta e/o di pietre o mattoni;
  • Estendere le indagini limitate (le stesse previste per il livello LC1) in maniera sistematica a tutto il fabbricato;

Prova di compressione diagonale su pannello murario esistente

Anche per il livello LC3 è possibile eseguire prove non distruttive da eseguire a completamento delle prove richieste:

  • Prova sclerometrica;
  • Prove soniche;
  • prova penetrometrica per la malta.

A seconda del numero di prove sperimentali eseguite in-situ o in laboratorio, si può ricadere in uno dei tre casi seguenti:

  • Caso a) disponibili tre o più valori sperimentali di resistenza; 
  • Caso b) disponibili due valori sperimentali di resistenza;
  • Caso c) disponibile un solo valore sperimentali di resistenza.

Questa differenziazione ti servirà dopo per individuare i parametri di resistenza e rigidezza della muratura. 

Dove prendere le proprietà meccaniche delle murature?

Una volta che hai eseguito le indagini in sito al fine di indagare le proprietà meccaniche delle murature, cosa te ne fai delle informazioni ottenute? Come fare ad individuare le proprietà meccaniche della tipologia di muratura della struttura che stai analizzando?

La C.M.2009 riporta una tabella contenente i parametri meccanici per diverse tipologie di muratura.

Tabella C8A.2.1 – Valori di riferimento dei parametri meccanici e di peso per diverse tipologie di muratura

Se osservi questa tabella, puoi notare che per ogni tipologia di muratura vengono riportati i valori massimi e minimi dei parametri meccanici. Il valore da usare dipende dal livello di conoscenza raggiunto. Ti specifico qui di seguito quali valori della tabella dovrai usare a seconda del livello di conoscenza raggiunto.

Per il livello LC1

  • Resistenze: valore minimo dell’intervallo riportato in tabella;
  • Moduli elastici: valore medio dell’intervallo riportato in tabella

Per il livello LC2

  • Resistenze: valore medio dell’intervallo riportato in tabella;
  • Moduli elastici: valore medio dell’intervallo riportato in tabella

Per il livello LC3 

Per i moduli elastici si assume il valore medio dei risultati delle prove sperimentali o il valore medio dell’intervallo riportato in tabella. Questa prescrizione vale per tutti e tre i casi a), b) e c).

Per le resistenze invece bisogna distinguere tra i tre casi previsti.

LC3 – caso a) (tre o più valori sperimentali disponibili)

  • Resistenze: valore medio dei risultati delle prove.

LC3 – caso b) (due valori sperimentali disponibili)

  • Resistenze: se il valore medio dei risultati sperimentali è compreso nell’intervallo riportato in tabella allora si assume il valore medio dell’intervallo di tabella;
  • Resistenze: se il valore medio dei risultati sperimentali è maggiore del valore massimo riportato in tabella, allora si assume il valore massimo dell’intervallo di tabella;
  • Resistenze: se il valore medio dei risultati sperimentali è inferiore al valore minimo riportato in tabella, allora si assume il valore medio dei risultati sperimentali ottenuti dalle prove.

LC3 – caso c) (un solo valore sperimentale disponibile)

  • Resistenze: se il valore sperimentale ottenuto dalla prova è compreso nell’intervallo riportato in tabella allora si assume il valore medio dell’intervallo di tabella;
  • Resistenze: se il valore sperimentale ottenuto dalla prova è superiore al valore massimo riportato in tabella allora anche in questo caso si assume il valore medio dell’intervallo di tabella;
  • Resistenze: se il valore sperimentale ottenuto dalla prova è inferiore al valore minimo riportato in tabella, allora si assume il valore sperimentale ottenuto dalla prove.

 

Personalizza la tua muratura: i coefficienti migliorativi

Per le murature riportate nella tabella si assumono valide le seguenti ipotesi:

  • malta di scarse caratteristiche;
  • giunti di malta non particolarmente sottili;
  • assenza di ricorsi o listature;
  • paramenti semplicemente accostati o mal collegati;
  • muratura priva di interventi di consolidamento.

Tutte queste ipotesi rendono la tipologia di muratura molto più scadente di quella che potrebbe essere realmente presente nella struttura oggetto di studio. Per esempio la presenza di giunti non particolarmente sottili è una caratteristiche che rende una muratura meno resistente rispetto al caso di giunti sottili.

Che succede quindi se la mia muratura presenta in realtà caratteristiche migliori rispetto alle ipotesi assunte nella tabella C8A.2.1?

In tal caso la Normativa prevede dei coefficienti correttivi da applicare ai parametri meccanici della muratura per tenere conto della situazione particolare relativa alla tipologia di muratura presente nella costruzione esistente. Tali coefficienti sono elencati nella Tabella C8A.2.2.

Tabella C8A.2.2 – Coefficienti correttivi dei parametri meccanici

 

Conclusioni

Come hai potuto vedere, a seconda del livello di conoscenza da raggiungere ci sono diverse indagini e verifiche da eseguire.

La scelta del livello di conoscenza da raggiungere dipende anche dal risultato finale che si vuole ottenere. Per esempio se l’obiettivo dell’analisi è valutare o progettare un intervento di miglioramento sismico, allora può essere sufficiente raggiungere un livello di conoscenza LC1. 

Se invece l’obiettivo è eseguire un intervento di adeguamento sismico, allora sarebbe opportuno raggiungere un livello di conoscenza LC2 o LC3. Per i livelli di conoscenza LC2 e LC3 la fase di indagine avrà un costo maggiore, ma di conseguenza si penalizzeranno meno le resistenze della muratura, con un conseguente probabile risparmio nell’esecuzione degli interventi di adeguamento. La scelta come sempre spetta al progettista. Un’ulteriore possibilità sarebbe quella di raggiungere un livello di conoscenza LC1 per riconoscere le tipologie murarie presenti ed eseguire un’analisi di vulnerabilità sismica nei tre scenari previsti (LC1, LC2 ed LC3)  per individuare il livello di conoscenza minimo necessario per raggiungere l’adeguamento della struttura. 

Siamo arrivati alla fine del post. Mi auguro ti sia stato utile per chiarire gli aspetti legati alla fase di indagine per le strutture esistenti in muratura. Quando avrai bisogno di pianificare una campagna di indagini per una struttura esistente ti suggerisco di tornare qui sul blog per dare un’occhiata a quest’articolo e fare una ripassata.

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Al prossimo articolo.

Marco.