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Muratura armata antisismica

Muratura armata antisismica: metodi di progettazione e vantaggi

Tempo di lettura stimato: 7 minuti

La muratura armata antisismica consente di aumentare la resistenza di una struttura muraria agli effetti di un terremoto. Scopri i vantaggi e come progettarla

Nel contesto dell’ingegneria strutturale, la muratura armata antisismica riveste un ruolo di fondamentale importanza per il miglioramento della resistenza delle costruzioni agli eventi sismici.

In questo articolo esploreremo i principi chiave della muratura armata antisismica, i suoi vantaggi in termini di sicurezza e resistenza strutturale, nonché le metodologie di progettazione adottate dagli ingegneri per ottimizzare le prestazioni degli edifici in zona sismica.

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Cos’è la muratura armata antisismica?

La muratura armata antisismica, da non confondere con le pareti in cemento armato, è un sistema costruttivo che combina elementi di muratura tradizionale con l’utilizzo di rinforzi strutturali in acciaio per aumentare la resistenza e la capacità di assorbimento degli sforzi sismici. L’obiettivo principale di questo sistema è quello di proteggere la struttura muraria dai danni causati dai terremoti, in modo da ridurre il rischio di collasso e garantire così la sicurezza degli occupanti.
A differenza della muratura ordinaria, costituita semplicemente da mattoni e legante, la muratura armata antisismica prevede l’inserimento di elementi di rinforzo (come barre d’acciaio) che vengono posizionati all’interno dei giunti di malta orizzontali e degli alloggiamenti verticali appositamente creati nei blocchi in laterizio.

Questi rinforzi sono collocati strategicamente per creare una connessione strutturale tra i vari elementi della muratura e incrementare la resistenza complessiva della struttura. L’armatura in acciaio agisce sia in trazione che in compressione. Ciò consente di distribuire gli sforzi sismici in modo più uniforme e assicurare una migliore dissipazione dell’energia cinetica generata da un eventuale terremoto.

Considerate le sue eccellenti caratteristiche meccaniche di resistenza e duttilità, la muratura armata può essere considerata come l’evoluzione strutturale della muratura ordinaria. È stata introdotta per la prima volta nella normativa italiana con il D.M. 16 Gennaio 1996 (Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche). Attualmente, i criteri, i requisiti e i metodi per la progettazione di questo sistema strutturale sono forniti dalle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (NTC 2018), nelle quali sono contenute le linee guida che gli ingegneri e i progettisti devono seguire per garantire la sicurezza, la resistenza e la stabilità delle costruzioni in zona simica.

Quali sono i componenti della muratura armata?

La muratura armata antisismica integra diversi elementi che collaborano sinergicamente per conferire alla struttura la massima resistenza contro gli effetti dei terremoti, assicurando una migliore duttilità e una maggiore capacità di assorbire e dissipare l’energia sismica. I componenti principali della muratura armata sono i seguenti:

  • blocchi in laterizio o in altri materiali: i blocchi costituiscono gli elementi portanti della muratura. Possono essere realizzati in laterizio, calcestruzzo o altri materiali da costruzione. La scelta del tipo di blocco dipende dalle specifiche del progetto e dalle caratteristiche della costruzione;
  • legante in malta: la malta è il materiale utilizzato per collegare i blocchi tra loro. È una miscela di sabbia, cemento e acqua che solidifica nel tempo, fornendo coesione e resistenza strutturale alla muratura;
  • armatura di rinforzo: le barre di acciaio costituiscono l’armatura di rinforzo. Sono posizionate all’interno della muratura per conferire resistenza e duttilità alla struttura. Le barre di rinforzo possono essere posizionate sia verticalmente che orizzontalmente e vengono collegate tra loro attraverso giunti saldati o meccanici;
  • connessioni: le connessioni sono utilizzate per collegare le barre di rinforzo tra loro e per connettere la muratura armata ad altri elementi strutturali, come le fondazioni o le travi. Le connessioni devono essere progettate in modo da garantire una trasmissione efficiente delle forze tra gli elementi strutturali;
  • elementi accessori: gli elementi accessori includono staffe, piastre di ancoraggio e altri dispositivi di connessione che migliorano la resistenza e la stabilità della muratura armata. Questi elementi sono utilizzati per assicurare una buona aderenza tra l’armatura e i blocchi, nonché per prevenire il distacco o il movimento indesiderato degli elementi strutturali.

Gli ambiti di applicazione della muratura armata

Contrariamente a quello che si potrebbe pensare, la muratura armata non è una tecnica costruttiva destinata esclusivamente agli edifici di piccole dimensioni o alle strutture ad unico livello. Offre, infatti, elevate prestazioni in termini di resistenza e duttilità che la rendono particolarmente utile anche per costruzioni più complesse e articolate.

Tra i principali ambiti di applicazione della muratura armata antisismica ritroviamo:

  • gli edifici residenziali: la muratura armata è comunemente impiegata nella costruzione di edifici residenziali, sia monofamiliari che plurifamiliari, poiché è in grado di offrire una maggiore sicurezza strutturale, riducendo i rischi di danni durante gli eventi sismici;
  • gli edifici commerciali: negozi, uffici e altri edifici commerciali beneficiano della resistenza sismica fornita dalla muratura armata. Le sue caratteristiche contribuiscono a proteggere gli occupanti e a preservare le strutture in caso di terremoto;
  • gli edifici industriali: la muratura armata può essere utilizzata per creare strutture robuste e resistenti negli edifici industriali, ovvero in tutte quelle costruzioni che richiedono requisiti di sicurezza specifici e che sono sottoposte a carichi elevati;
  • le strutture educative e sanitarie: scuole, ospedali e altre strutture pubbliche sfruttano la capacità resistente fornita dalla muratura armata antisismica per assicurare l’incolumità degli occupanti e la continuità delle attività;
  • le opere di ingegneria civile: la muratura armata è spesso impiegata in progetti di ingegneria civile, come quelli relativi ai muri di contenimento, per assicurare la massima stabilità e affidabilità nel sostegno dei terreni in pendenza.

Nel contesto edilizio, la muratura armata raggiunge il massimo delle sue prestazioni quando viene integrata in sistemi misti. In termini pratici, ciò significa combinare la muratura portante con altre tecnologie costruttive, come elementi in cemento armato o acciaio. Questi sistemi misti offrono una migliore stabilità strutturale insieme a una maggiore flessibilità nella progettazione degli spazi esterni ed interni.

I vantaggi della muratura armata antisismica

La muratura armata antisismica offre diversi vantaggi rispetto alla muratura non rinforzata o ad altri tipi di strutture, tra cui:

  • elevata resistenza sismica: la muratura armata antisismica è progettata per resistere alle sollecitazioni sismiche e ridurre i danni strutturali durante un terremoto. L’aggiunta di rinforzi in acciaio nella muratura aumenta la sua capacità di assorbire e dissipare l’energia sismica attraverso la deformazione elastica del materiale, migliorando la resistenza dell’edificio e riducendo così il rischio di collasso strutturale;
  • maggior duttilità: la muratura armata antisismica può essere progettata per avere un comportamento duttile durante un terremoto. La duttilità consente alla struttura di deformarsi in modo controllato e prevedibile, assorbendo l’energia sismica senza danneggiarsi in modo irreversibile. Ciò migliora la sicurezza degli occupanti e riduce i costi di riparazione dopo un evento sismico;
  • minori danni strutturali: la muratura armata è progettata per limitare i danni strutturali durante un terremoto. Le barre in acciaio aiutano a distribuire le sollecitazioni sismiche in modo uniforme lungo la parete, riducendo la concentrazione di tensioni e minimizzando la possibilità di fessurazioni e crolli;
  • flessibilità progettuale: la muratura armata antisismica offre una maggiore flessibilità progettuale rispetto ad altri sistemi strutturali. È possibile realizzare pareti di diverse forme e dimensioni, favorendo una maggiore libertà di progettazione architettonica;
  • costi competitivi: la muratura armata antisismica può offrire un buon rapporto costi-benefici rispetto ad altri sistemi strutturali. I materiali utilizzati, come il mattone e l’acciaio, sono generalmente disponibili a costi competitivi, rendendo la muratura armata una scelta conveniente per molti progetti.
Muratura armata antisismica vantaggi

I vantaggi della muratura armata antisismica

È importante sottolineare che la progettazione e la corretta esecuzione della muratura armata antisismica sono fondamentali per ottenere tutti i vantaggi sopra elencati. Scopriamo, allora, insieme quali sono le regole base per la realizzazione di edifici in muratura armata.

Come progettare la muratura armata antisismica

La progettazione della muratura armata antisismica richiede l’applicazione di specifici criteri che tengono conto delle azioni sismiche e delle caratteristiche strutturali dell’edificio. Le NTC 2018, in coerenza con le versioni precedenti del 2008, forniscono i requisiti geometrici e le regole progettuali da rispettare per la realizzazione della muratura armata:

  • le pareti resistenti al sisma devono avere uno spessore minimo di 24 cm (20 cm per siti caratterizzati da basse accelerazioni sismiche), il che implica che i blocchi utilizzati per la muratura armata abbiano uno spessore minimo di 25 cm;
  • la snellezza massima delle pareti, rappresentata dal rapporto tra la lunghezza libera di inflessione e lo spessore della muratura, è fissata a 15 (20 per siti con basse accelerazioni sismiche);
  • non esiste un limite sulla lunghezza minima dei setti resistenti;
  • la distanza massima tra due solai successivi non deve superare i 5 metri;
  • ad ogni piano, è necessario realizzare un cordolo continuo all’incrocio tra solai e pareti, con altezze e larghezze minime specificate nella normativa. Criteri specifici sono stabiliti anche per l’armatura corrente e le staffe;
  • le travi metalliche o prefabbricate dei solai devono estendersi nel cordolo per una determinata larghezza ed essere ancorate adeguatamente;
  • ogni apertura deve essere dotata di un architrave resistente a flessione;
  • parapetti ed elementi di collegamento tra pareti devono essere saldamente connessi alle pareti adiacenti, garantendo la continuità dell’armatura orizzontale e, quando possibile, di quella verticale;
  • agli incroci delle pareti perimetrali è possibile derogare al requisito del “metro d’angolo” da predisporre su entrambe le pareti concorrenti all’incrocio.

Per quanto riguarda la quantità e la disposizione delle armature, la normativa stabilisce i seguenti criteri di progettazione:

  • per l’armatura orizzontale (barre o tralicci) è richiesto un diametro minimo di 5 mm e un interasse non superiore a 60 cm. La percentuale di armatura orizzontale, calcolata rispetto all’area lorda della sezione verticale della parete, deve essere compresa tra lo 0,04% e lo 0,5%;
  • per l’armatura verticale la quantità minima prevista è di 2 cm² (equivalente a 1φ16), da posizionare alle estremità di ogni parete portante, ad ogni intersezione tra pareti portanti e in corrispondenza di ogni apertura. L’interasse massimo è di 4 m, con una percentuale di armatura verticale, calcolata rispetto all’area lorda della sezione orizzontale della parete compresa tra lo 0,05% e l’1,0%.

Nell’ambito della progettazione delle murature armate, sia orizzontali che verticali, sono inizialmente stabilite secondo le quantità minime definite dalla normativa. Tuttavia, è possibile incrementare le quantità appena illustrate in base alle particolari necessità del progetto, nel rispetto dei limiti massimi previsti. Tale flessibilità consente una gestione dinamica e ottimizzata della fase progettuale, che permette di adattare le possibili soluzioni alle caratteristiche specifiche di ciascun progetto. Per ulteriori approfondimenti sulle modalità di progettazione e verifica delle costruzioni in muratura armata, si rimanda alla consultazione della normativa di riferimento.

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Per approfondire guarda i video tutorial “Modellazione di strutture in muratura ordinaria (nuova ed esistente)

 

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