Tecnologia
Lorenzo Bari, Giorgio Zanarini
La muratura armata
Si illustrano e si discutono sinteticamente i principali elementi
di novità presenti nell’allegato 2 dell’OPCM 3274 così come
modificato dall’OPCM 3431 per quel che riguarda la
progettazione sismica degli edifici in muratura, con particolare
riferimento al problema cruciale del fattore di struttura e ai
metodi di analisi per la verifica sismica
Particolare della realizzazione
di una muratura armata.
L
a muratura armata è una struttura costituita da elementi resistenti semipieni (percentuale di
foratura 45 %) in laterizio, collegati tra
loro mediante giunti continui di malta,
nella quale sono inserite armature
metalliche verticali concentrate, armature orizzontali anch’esse concentrate
(coincidenti, per interpiani di normale
altezza, con le armature dei cordoli di
piano) e armature orizzontali diffuse.
Le armature verticali sono previste
agli incroci dei muri, in corrispondenza delle aperture, ma anche lungo
lo sviluppo della muratura a un limitato interasse (indicativamente 4,0 m),
in modo da assorbire sforzi localizzati
di trazione e compressione.
La norma tecnica allegata all’Ordinanza 3274/2003 consente alla muratura armata di superare i limiti di altezza ammessi per le costruzioni in
muratura ordinaria, fino a un massimo
di 25 m in zona caratterizzata da
bassa sismicità (zona 4), o, nel caso il
progettista voglia ricorrere al dimensionamento semplificato (rispettando
però i limiti di altezza delle costruzioni
in muratura non armata), di ridurre
fino anche di 2 punti la percentuale di
muratura richiesta nelle due direzioni
principali del fabbricato.
La stessa norma fissa in 24,0 cm lo
spessore minimo per la muratura armata nelle zone di sismicità 1, 2 e 3;
spessore che può però essere ridotto
a 20,0 cm in zona 4.
La snellezza è sempre limitata a 15.
Tutte le costruzioni finora realizzate in
muratura armata hanno evidenziato
una concreta semplicità costruttiva,
decisamente superiore rispetto alle
strutture intelaiate in calcestruzzo armato,comportando interessanti economie: scompaiono infatti quasi totalmente i costi legati alla realizzazione
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delle carpenterie. In particolare, la
posa dei ferri non aumenta le difficoltà di cantiere, né incrementa in
modo significativo i tempi di realizzazione della muratura.
È certo però che, ai fini del risultato
tecnico ed economico, è fondamentale
la cura nella redazione del progetto,
che deve fornire ogni necessaria informazione all’impresa e indicare tutte le
attenzioni necessarie per assicurare
qualità nella posa in opera, il corretto
impiego degli elementi costituenti il
“sistema”, l’uso di malte di resistenza
prefissata e costante.
E, come in tutti i progetti, deve essere
ricercata la regolarità morfologica e
costruttiva dell’edificio, in modo che
le azioni vengano contrastate in modo
omogeneo: una configurazione regolare, priva di sbalzi esuberanti, e soprattutto simmetrica resiste certamente meglio al sisma.
Protezione esterna
del cordolo con
l’utilizzo di un apposito
cassero in laterizio.
In questo modo, senza aggravio rispetto all’impegno richiesto dalla progettazione di una struttura intelaiata,
si raggiunge un’elevata qualità complessiva dell’opera.
Non va trascurato, infine, il fatto che la
muratura armata, utilizzando un solo
tipo di materiale (il laterizio) per assolvere alle diverse funzioni/prestazioni richieste all’organismo edilizio
(portanza, isolamento termico, protezione acustica, resistenza al fuoco,
ecc.) riduce alla radice tutti i problemi
connessi con l’impiego di prodotti con
caratteristiche diverse (dilatazioni termiche, conducibilità, durabilità, compatibilità ambientale,ecc.), assicurando superfici di involucro omogenee
(assenza di ponti termici o soluzioni di
continuità).
Particolare del
collegamento tra la
struttura in muratura
armata e il solaio.
Requisiti strutturali in zona
sismica È il caso di ricordare qui alcune semplici prescrizioni che riguardano sia i materiali che le strutture, e
più precisamente:
• a) le strutture costituenti gli orizzontamenti, comprese le coperture di
ogni tipo, non devono essere spingenti. Eventuali spinte orizzontali,
comprese quelle esercitate, ad esempio, da archi e volte, valutate tenendo
conto dell’azione sismica, devono essere eliminate con tiranti o cerchiature oppure riportate alle fondazioni
mediante idonee disposizioni strutturali;
• b) i solai devono assolvere, oltre
alla funzione di sostenere i carichi
verticali, anche quella di ripartizione
delle azioni sismiche orizzontali tra i
muri portanti;
• c) i cordoli, in corrispondenza dei
solai di piano e di copertura, devono
avere larghezza pari a quella della
muratura sottostante; è consentita
una riduzione di larghezza fino a 6,0
cm per l’arretramento del filo esterno.
L’altezza dei cordoli deve essere almeno pari a quella del solaio, e comunque non inferiore a 15,0 cm. L’armatura deve essere di almeno 8,0 cm2
con diametro non inferiore a 16,0 mm;
le staffe devono avere diametro non
inferiore a 6,0 mm ed interasse non
superiore a 25,0 cm;
• d) nei solai, le travi metalliche ed i
travetti prefabbricati vanno prolungati
nel cordolo per una lunghezza non inferiore a metà della larghezza del cordolo stesso, comunque non meno di
12,0 cm; le travi metalliche devono
avere adeguati ancoraggi;
• e) solo nel caso che si ricorra al dimensionamento semplificato, in corrispondenza degli incroci d’angolo dei
muri perimetrali sono prescritte, su
entrambi i lati, zone di muratura di
lunghezza pari ad almeno 1,0 m; tali
lunghezze si intendono comprensive
dello spessore del muro ortogonale;
• f ) nel piano interrato o seminterrato
è ammesso realizzare muri in calcestruzzo armato, con spessori almeno
pari a quelli del piano sovrastante.
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Disposizione delle armature Le
barre delle armature, del tipo ad aderenza migliorata, devono essere adeguatamente protette dagli agenti corrosivi esterni: la distanza minima dell’armatura dalla superficie esterna non
deve essere inferiore a 5,0 cm.
La conformazione degli elementi resistenti e la disposizione delle barre devono essere tali da permettere la realizzazione dello sfalsamento dei giunti
verticali tra i blocchi, sia nel piano del
muro che nel suo spessore.
Le quantità minime di armatura da prevedere nella muratura devono rispettare le seguenti indicazioni:
armature orizzontali:
• 3,0 cm2 lungo i bordi orizzontali delle
aperture;
• 4,0 cm2 nel corpo della muratura nel
caso in cui il pannello murario superi i
4,0 m di altezza;
• staffe di diametro minimo ø 5 mm nel
Incrocio perimetrale
a “T” e ad “L”.
corpo della muratura ad interasse non
superiore a 60 cm;
armature verticali:
• 4 cm2 lungo i bordi verticali dei pannelli murari ed in corrispondenza delle
intersezioni (angoli, incroci a “T”, ecc.);
• 4 cm2 nel corpo della muratura se la lunghezza del pannello murario supera i 4 m.
È bene che il progettista tenga sempre
presente che:
– le armature verticali devono essere
continue lungo l’intero sviluppo verticale del fabbricato. Esse devono,
quindi, essere opportunamente giuntate (di solito per semplice sovrapposizione) oppure ancorate all’interno
della fondazione e dei cordoli di piano;
– le staffe orizzontali disposte nei
giunti di malta devono essere chiuse e
“girare” attorno alle armature verticali
ai bordi dei pannelli; nel caso di murature che convergono (angoli o incroci
tra pareti) si consiglia di disporre le
staffe orizzontali nei corsi dispari di
una parete ed in quelli pari dell’altra,
così da evitare sovrapposizioni di armatura nell’angolo o nell’intersezione;
– le armature verticali sono deputate
ad assorbire gli sforzi di trazione deri-
vanti dall’inflessione dei setti murari
dovuta al momento generato dalle
azioni sismiche, mentre le armature
orizzontali hanno lo scopo di conferire
duttilità al sistema. Le prime devono
essere dimensionate e verificate con il
calcolo mentre le seconde sono predefinite nella misura indicata dalla normativa;
– per quanto riguarda le armature verticali è opportuno non utilizzare diametri eccessivamente elevati (si consi-
Altezza massima fuori
terra dei fabbricati.
Nella pagina a fianco:
particolari costruttivi.
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glia al massimo ø20,0 mm) soprattutto
in presenza di vani di alloggiamento
non troppo ampi (in generale più
grande è il diametro della barra e più
delicato diventa il riempimento del
foro con la malta e meno certa è l’aderenza tra malta ed acciaio).
Qualora si ricorra al calcolo esteso, va
evidenziata la possibilità di assumere
coefficienti di struttura notevolmente
migliorativi rispetto alla muratura tradizionale. La norma allegata all’Ordinanza 3431, che può considerarsi
norma ottimale allo stato attuale delle
tecniche e delle conoscenze, prevede
per gli edifici in muratura armata, regolari in elevazione, e qualora si progetti
secondo i principi dell’analisi lineare,
un coefficiente di struttura q pari a
2,5 αu/α1, valore che scende a 2 αu/α1
per edifici non regolari in elevazione
(per la muratura ordinaria tali valori
sono rispettivamente 2 αu/α1 e
2,5 αu/α1), ma può essere anche
3 αu/α1 per edifici progettati secondo
i principi di gerarchia delle resistenze.
Il valore di αu/α1 è in ogni caso limitato a 2,5 se calcolato per mezzo di
una analisi statica non lineare. Qualora invece non sia calcolato mediante
analisi statica non lineare, per la muratura armata ad un piano il valore αu/α1
sarà pari a 1,3 (1,4 per la muratura ordinaria a un piano); pari a 1,5 per edifici in muratura armata a due o più
Zona sismica
Muratura ordinaria
CIL 110
Muratura armata
L’armatura deve essere inserita nella muratura ad
un interasse indicativo di almeno 4,0 m.
piani (1,8 per muratura ordinaria) e
pari a 1,3 per edifici, sempre in muratura armata, progettati con la gerarchia delle resistenze.
Conclusioni Nella muratura armata
Particolari esecutivi.
Angolo
In corrispondenza di aperture (porte e finestre)
Rinforzo in corso di muro
Incrocio
Innesto
la risposta alle sollecitazioni esterne è
affidata essenzialmente alla presenza,
in corrispondenza delle armature, di
getti di calcestruzzo: l’armatura va ad
integrare la resistenza globale dell’elemento murario assumendo ruolo
portante secondario.
Pur variando, limitatamente, da produttore a produttore, i blocchi in laterizio per muratura armata presentano
generalmente un profilo esterno a
forma di “H” o di “C”.
Poiché la norma prevede che i giunti di
malta siano continui, i vani che si formano accostando i blocchi dovranno
essere completamente riempiti, a tutto
vantaggio delle prestazioni acustiche
che, come è noto, sono correlate alla
massa frontale della parete.
Le porzioni di muro delle nicchie sottofinestra, di spessore non strutturale, si
possono realizzare utilizzando elementi semipieni di produzione corrente ed essere collegate alla muratura
portante mediante tralicci piani o con
accorgimenti equivalenti.
La muratura armata eseguita in opera,
come si evince da quanto illustrato,
non necessita dell’impiego di manodopera specializzata o di particolari attrezzature di cantiere ed è quindi alla
portata di qualsiasi impresa.
Ma è importante sottolineare che la
muratura armata è il risultato di una
ormai più che ventennale attività di ricerca che ha consentito di mantenere
le costruzioni in muratura competitive
nei confronti delle altre tipologie costruttive dal punto di vista dei requisiti
prestazionali, anche nelle condizioni di
massime sollecitazioni sismiche, e, in
aggiunta, con innegabili vantaggi economici. ¶
Per i dati e le informazioni fornite, si ringraziano
il Consorzio Alveolater e il Consorzio Poroton.
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