Il RIBALTAMENTO FUORI PIANO di una parete libera
L’analisi dei dissesti di un edificio è fondamentale per capirne il comportamento strutturale, progettare un corretto intervento di consolidamento e/o miglioramento sismico e ovviamente prevenire danni a persone o cose.
Vorrei perciò dedicare una serie di CINQUE POST ai dissesti più ricorrenti delle murature, derivanti sia dagli effetti dei terremoti, sia da altre cause fisiologiche come sovraccarichi o cedimenti e assestamenti del terreno, per aiutare i colleghi non specializzati e i semplici appassonati di architettura tradizionale a capire quando è necessaria la consulenza di un tecnico esperto.
1 – Il ribaltamento fuori piano di una parete semplice
2 – Il ribaltamento fuori piano della facciata di un edificio
3 – Lo schiacciamento di colonne e maschi murari
4 – Il cedimento delle fondazioni continue di un edificio in muratura
5 – Dissesti composti: esempio di un quadro fessurativo complesso
I dissesti degli archi sono invece già stati analizzati in dettaglio, mentre i difetti strutturali, i dissesti e i metodi di consolidamento tradizionale delle strutture in legno prossimamente saranno oggetto di uno specifico ciclo di post.
Il RIBALTAMENTO FUORI PIANO di una parete semplice
Il ribaltamento fuori piano di una parete di muratura – anche noto come meccanismo di danno di I modo – è uno dei cinematismi di collasso più pericolosi per la sicurezza di un edificio in caso di terremoto o di altri eventi traumatici come frane, assestamenti del terreno o violenti scontri con mezzi pesanti.
In questo post analizziamo quindi il crollo di una porzione di muro di cinta in via Sant’Agata a Siena. La parete in questione è libera a un’estremità, corrispondente a un accesso carraio originariamente dotato di due pilastri di mattoni e travertino, e vincolata a quell’altra. Il crollo è molto probabilmente dovuto all’urto accidentale con una macchina o con un piccolo camioncino.
In generale nel caso di sollecitazioni perpendicolari al proprio asse la muratura collassa per la formazione di una o più cerniere cilindriche con andamento inclinato che unisce i due estremi della porzione crollata (Foto 2). Questo profilo è però abbastanza difficile da riscontrare e in generale la porzione di muratura crollata assume un profilo a parabola: l’esempio di Siena non fa eccezione (Foto 3 e 4); l’ampiezza della parabola e la sua curvatura dipendono strettamente dai materiali, dalla tecnica costruttiva e dalla qualità della muratura.
I parametri che più influenzano l’ampiezza del collasso e la sua evoluzione sono due: la presenza di diatoni e/o l’ingranamento reciproco tra i paramenti della muratura. Infatti, nel moto di rotazione attorno alla cerniera cilindrica la porzione distaccata di parete tende a scaricare il proprio peso sul lembo esterno, generando notevoli sollecitazioni a taglio, a cui un muro privo di diatoni non offre una resistenza adeguata giungendo rapidamente al collasso.
In una parete con molti diatoni o con i paramenti bene ingranati tra loro la sollecitazione orizzontale tende invece a fare oscillare la parete senza disgregarla (Foto 5).
A parità di spessore, il ribaltamento una parete con un adeguato numero di diatoni o un buon ingranamento tra i paramenti per richiede sollecitazioni orizzontali maggiori di una parete costituita da più paramenti poco ingranati (Foto 6). Paradossalmente, una spessa muratura di pietrame, magari costruita con la tecnica a sacco, risulta quindi più vulnerabile di una muratura in mattoni a due o tre teste con tessitura gotica.
I gradi di ingranamento reciproco sono tre (Foto 7):
A) Ottimo, con una linea di contatto tra i paramenti che ricorda un pettine formando spigoli vivi: è appunto il caso di una muratura in mattoni con tessitura alla gotica.
B) Medio: la linea di contatto tra i paramenti ha un andamento ondulato. É una situazione molto frequente ad esempio nelle murature di pietrame non molto spesse, con blocchi lapidei grossolanamente sbozzati in cava e una posa in opera abbastanza accurata.
C) Nullo: la linea di separazione tra i paramenti è praticamente rettilinea. Si tratta della situazione peggiore, tipica ad esempio delle murature formate da due paramenti di mattoni posti di fascia senza giustapposizione reciproca, delle pareti a sacco e delle murature di pietrame molto spesse con riempimento interno di scaglie di pietra.
Il muro di via Sant’Agata è un esempio perfetto di questa tendenza: la muratura, molto scadente, è infatti costituita nella parte inferiore da mattoni spezzati probabilmente di recupero e blocchi di pietra di molto irregolari ugualmente di recupero, e nella parte superiore da corsi più regolari di mattoni con tessitura senese (con una successione dei mattoni del tipo fascia-fascia-testa – Foto 8), probabilmente frutto di un parziale rifacimento in epoca imprecisabile. La sezione, ben visibile a causa del crollo, rivela inoltre la presenza di ben tre paramenti poco ingranati (situazione intermedia tra i gradi B e C – Foto 9 e 10).
Foto 1 – Il ribaltamento di una parete semplice vincolata a un’estremità è tipico dei muri di cinta o delle facciate di alcune chiese come San Paolo a Coppito (L’Aquila) danneggiata dal terremoto del 6 aprile 2009.
Foto 2 – In caso di sollecitazioni perpendicolari al proprio asse la muratura collassa per la formazione di una o più cerniere cilindriche con andamento inclinato.
Foto 3 e 4 – In generale la porzione crollata assume un profilo parabolico, la cui ampiezza e curvatura dipendono strettamente dalle caratteristiche della muratura
Foto 5 – In una parete con molti diatoni e/o i paramenti ben ingranati tra loro la sollecitazione orizzontale tende a fare oscillare la parete senza disgregarla
Foto 6 – A parità di spessore, il ribaltamento di una parete con un adeguato numero di diatoni o un buon ingranamento tra i paramenti richiede sollecitazioni orizzontali maggiori di una parete costituita da due o tre paramenti poco ingranati
Foto 7 – Tre possibili gradi di ingranamento tra i paramenti: A – ottimo (linea a pettine con spigoli vivi); B – medio (linea ondulata), C – nullo (linea tendenzialmente verticale).
Foto 8 – La muratura di via Sant’Agata è molto scadente, con la parte inferiore formata da mattoni spezzati e blocchi di pietra di molto irregolari, e la parte da corsi più regolari di mattoni con tessitura alla senese (successione dei mattoni del tipo fascia-fascia-testa).
Foto 9 e 10 – La sezione della parete di via Sant’Agata rivela inoltre la presenza di ben tre paramenti poco ingranati (situazione intermedia tra i gradi B e C).
L’immagine della chiesa di San Paolo a Coppito (L’Aquila – Foto 1) danneggiata dal terremoto del 6 aprile 2009 è tratta dal sito www.abruzzo24ore.tv
Gli schemi relativi alle modalità di dissesto e all’ingranamento dei paramenti (Foto 2, 5, 6 e 7) sono invece elaborazioni di alcune immagini del Manuale del recupero strutturale antisismico di Giovanni Cangi, DEI Tipografia del Genio Civile.