Il RIBALTAMENTO FUORI PIANO della facciata di un edificio
Secondo post della serie dedicata ai dissesti più ricorrenti degli edifici: questa volta ci occupiamo del ribaltamento fuori piano delle facciate.
Il RIBALTAMENTO FUORI PIANO della facciata di un edificio
Il ribaltamento fuori piano di una facciata è una delle principali cause dei crolli – totali o parziali – degli edifici in seguito a una scossa di terremoto e perciò costituisce il maggior pericolo per la vita degli occupanti e uno dei principali motivi dell’impraticabilità delle strade di un centro urbano nell’immediato post sisma, con conseguenti ritardi per i soccorsi.
Capire il suo funzionamento è quindi fondamentale per predisporre un adeguato progetto di miglioramento sismico di un edificio storico: ovviamente, data la vastità e importanza dell’argomento trattato, questo post non ha pretese di esaustività e completezza, ma intende soltanto fornire alcuni utili spunti di riflessione e approfondimento per i colleghi non specializzati e gli appassionati di architettura tradizionale.
Il meccanismo di base è il medesimo del ribaltamento di una parete libera, ma ovviamente il livello di complessità è molto maggiore e dipende strettamente dalle caratteristiche costruttive e tipologiche dell’edificio.
Esistono due tipi di ribaltamento:
– semplice, se la parete coinvolta non ha alcun ammorsamento con le pareti perpendicolari adiacenti;
– con coinvolgimento dei cantonali, in caso di corretto ammorsamento tra pareti perpendicolari.
Il ribaltamento può inoltre essere totale, se coinvolge l’intera parete fin dall’attacco a terra, oppure parziale. Ovviamente – come si nota negli schemi a fianco tratti dall’analisi di vulnerabilità sismica della Pieve di San Biagio di Cerbara a Città di Castello – il cinematismo coinvolge anche i solai, le volte o le coperture con capriate sorrette dalla parete che ribalta, causandone in crollo.
Il RIBALTAMENTO CON COINVOLGIMENTO DEI CANTONALI
Il ribaltamento con coinvolgimento dei cantonali riguarda tre pareti: la parete che si ribalta e le due pareti ortogonali adiacenti, che subiscono uno strappo di entità variabile in base alle caratteristiche della muratura e soprattutto a variazioni nello spessore, nelle fasi costruttive o nella tecnica di esecuzione delle murature e/o alla presenza di aperture di porte e finestre anche tamponate da lungo tempo.
Spesso le sollecitazioni sismiche, soprattutto se di modesta entità, non causano il collasso completo della parete, ma soltanto l’attivazione del cinematismo di collasso, che in tale caso comporta la formazione di un quadro fessurativo caratteristico formato da una lesione per rotazione (lesione rossa) e una a scorrimento (lesione blu) in ciascuno dei due cantonali coinvolti nel cinematismo (Foto 1). Questa particolare configurazione è dovuta alla creazione di uno strappo (linea critica A) in corrispondenza del cuneo di distacco, e di uno scorrimento (linea critica B) dovuto all’assestamento della muratura non coinvolta nel cinematismo.
Le lesioni a taglio e a scorrimento sono molto diverse (Foto 2) e facilmente distinguibili: le prime hanno infatti un punto di origine ben preciso e un’ampiezza che varia regolarmente in funzione dell’altezza (Foto 3), mentre le seconde presentano una larghezza costante e margini ben paralleli (Foto 4).
Inoltre anche se le lesioni per rotazione non hanno andamento perfettamente rettilineo, tuttavia presentano un angolo caratteristico α strettamente dipendente dalle loro caratteristiche costruttive (Foto 5) e che si può identificare facilmente anche in una muratura integra semplicemente congiungendo i giunti di malta.
L’angolo caratteristico consente inoltre di valutare con buona approssimazione la qualità di una muratura: una muratura scadente in pietrame disordinato o in blocchi squadrati con giunti verticali non adeguatamente sfalsati produce infatti un angolo caratteristico molto piccolo tendente alla verticale (Foto 6 e 7), mentre una parete di mattoni con paramenti ben ingranati e tessitura alla gotica tende a lesionarsi con un angolo di circa 45° (Foto 8).
Lo strappo del cantonale ha le seguenti caratteristiche:
– Nel caso di una muratura continua e priva di soluzioni di continuità, il cinematismo ha origine in corrispondenza del nodo tra la parete che ribalta e il cantonale (cioè il punto più basso della lesione è arretrato rispetto al filo esterno della muratura di una distanza pari allo spessore della parete che ribalta – Foto 9) e la lesione si sviluppa secondo l’angolo caratteristico α.
– La presenza di porte e finestre (anche tamponate) vicino al cantonale aumenta notevolmente l’ampiezza del cuneo di distacco: in questo caso la linea di distacco coincide infatti con la diagonale individuata dallo spigolo superiore della finestra e il punto di origine della lesione (Foto 10 e 11).
– In caso di notevoli variazioni di spessore murario, aperture tamponate o fasi costruttive non ammorsate correttamente lo strappo può manifestarsi anche in posizione molto arretrata e coinvolgere ampie porzioni della parete perpendicolare a quella che ribalta (Foto 12).
Gli schemi relativi alle lesioni per taglio e scorrimento (Foto 1, 2 e 5) sono tratti dal Manuale del recupero strutturale antisismico di Giovanni Cangi, DEI Tipografia del Genio Civile.