PATOLOGIA DELLE STRUTTURE EDILIZIE

1. PATOLOGIA DELLE STRUTTURE EDILIZIE CLASSIFICAZIONE DEGLI EDIFICI Dott. Ing. Claudio De Angelis

2. Definizione di edificio Insieme di membrature costruttive connesse e dimensionate in modo da poter assolvere ai compiti loro affidati, entro i limiti dei carichi di sicurezza.

3. Tipologie strutturali • in muratura; • in conglomerato cementizio armato; • in acciaio; • in legno; • strutture miste.

4. Edifici in muratura • Possiamo tentare di classificarli in classi e continuare la classificazione anche per le altre tipologie.

5. Classificazione edifici in muratura • 1a classe - costruzioni costituite esclusivamente da muratura; • 2a classe - costruzioni costituite da una scatola muraria verticale a sostegno di solai orizzontali formati con travi non congruenti con la muratura nei punti di appoggio; • 3a classe - costruzioni costituite da sostegni verticali murari ed impalcati monolitici congruenti tra loro.

6. 1a ClasseCostruzioni costituite esclusivamente da muratura

7. 1a Classe • Solo gli edifici più antichi forniscono esempi di costruzioni integralmente in muratura; • I sostegni verticali e gli impalcati sono realizzati con mate-riali lapidei; • In particolare, gli impalcati sono sagomati secondo archi e volte ripianati superiormente con materiale di riempimento, staticamente inerte; • I carichi sono costituiti, per la maggior parte, dal peso proprio e dai sovraccarichi permanenti. Essi determinano pressofles-sione nella generica sezione trasversale;

8. 1a Classe • Le azioni degli archi e delle volte alle imposte si compongono con i pesi delle murature verticali; • Affinché la risultante delle forze sia sempre contenuta all’interno della sezione, ancora meglio entro il terzo medio,le murature verticali devono assumere notevoli proporzioni.

9. 1a Classe • Tutta la struttura è in definitiva sollecitata a pressoflessione; • Per quanto l’analisi effettuata possa risultare semplice, in realtà l’analisi statica rigorosa di una struttura integralmente muraria è molto complessa; • L’ipotesi di assoluta incapacità di resistere a trazione (con conseguente assenza della trazione stessa) si riferisce ad una condizione limite teorica, a cui tende la struttura; • Nella struttura, in realtà, all’inizio, esistono delle zone di muratura sottoposte a trazione, naturalmente nell’ambito della resistenza limite. • Nel primo periodo di vita,quindi, si determina un regime statico che corrisponderebbe ad un materiale resistente anche a trazione.

10. 1a Classe • Negli anni successivi si sovrappongono agli effetti iniziali dei carichi esterni, gli assestamenti lenti del piano di posa, le coazioni dovute ai cicli termici stagionali,gli effetti del ritiro, del vento ecc. • le zone che risultavano tese nel primo periodo, , o per fatica o per superamento della resistenza di trazione, finiscono in gran parte per cedere o per fratturarsi; • gli archi e i sostegni verticali si parzializzano riducendo la loro rigidità; • le deformazioni iniziali crescono e la struttura dallo stato iniziale di completa integrità , passa attraverso nuovi stati caratterizzati da sempre più ampie parzializzazioni delle parti che man mano risultano tese al di là della resistenza limite a trazione;

11. 1a Classe • Il passaggio è graduale e lo schema statico della struttura , corrispondente all’evoluzione del quadro fessurativo, si modifica con variazione delle caratteristiche geometriche ed elastiche, tendendo al limite (teorico) di struttura completamente priva di zone tese. • Si giustifica, quindi, a vantaggio di sicurezza, la formulazione e l’adozione dell’ipotesi limite finale di parzializzazione “ a priori” di tutte le sezioni trasversali della muratura; • Si suppone la struttura costituita da un insieme di conci “scabri” tra loro idealmente separati . Il contatto puntuale tra i singoli blocchi è assicurato dalla malta che sposa la scabrosità dei conci lapidei; • La capacità portante complessiva di questo schema è di certo inferiore a quella effettiva e quindi esso è accettato a vantaggio di statica.

12. 2a ClasseCostruzioni costituite da una scatola muraria verticale a sostegno di solai orizzontali formati con travi non congruenti con la muratura nei punti di appoggio • Gli orizzontamenti sono realizzati in legno o in ferro e poggiati sulle murature a convenienti intervalli; • I carichi sono sostenuti per flessione e taglio; • E’ eliminato ogni effetto spingente caratteristico della prima classe, con notevole vantaggio statico per la scatola muraria; • La caratteristica di questa classe è l’autonomia statica dei muri verticali che prescindono dalla collaborazione delle travi orizzontali; • Le travi orizzontali possono essere sostituite , almeno in parte, senza arrecare pregiudizio alle strutture verticali; • Nell’ipotesi limite di vincoli privi di attrito le travi scivolano liberante sulle murature; • In tali ipotesi le travi e le murature sono due sistemi indipendenti e si trasmettono mutue azioni verticali; • In realtà i vincoli non sono lisci ma dotati di attrito; • Con opportuni accorgimenti (chiavi di ancoraggio alle testate delle travi) si possono imporre spostamenti orizzontali congruenti con notevole beneficio per la statica dell’edificio; • Aspetto importante nella tecnica costruttiva è che i l verso di orditura dei solai sia alternativamente variato ai vari livelli in modo che non esistano muri slegati per tutta l’altezza dell’edificio.

13. 2a Classe • Ogni parete muraria viene considerata staticamente slegata anche dai muri trasversali ai quali è geometricamente adiacente; • Questa ipotesi si realizza se si verifica un distacco delle pareti in corrispondenza degli incroci. • Ciò è possibile perché mancano elementi orizzontali resistenti a trazione che assicurino il collegamento. • La condizione statica dei muri perimetrali è particolarmente delicata. Infatti l’appiombo della superficie esterna viene mantenuto costante per motivi architettonici e le riseghe si effettuano tutte all’interno. Inoltre, negli spigoli degli edifici, laddove i solai sono orditi parallelamente alla parete, manca un pur minimo vincolo trasversale (almeno l’attrito) e quindi, il muro può manifestare tendenza a ribaltare verso l’esterno

14. 3a ClasseCostruzioni costituite da sostegni verticali murari ed impalcati monolitici congruenti tra loro • In corrispondenza di ogni impalcato è disposto un telaio orizzontale di piano (cordolo in c.a.); • Tale cordolo esplica la funzione di concatenamento; • In tal modo vengono impediti gli spostamenti relativi; • Viene, altresì, imposta una certa congruenza delle rotazioni tra solai e muratura.

15. Tipologie costruttive degli elementi murari • Pietrame naturale alla rinfusa; • Pietra naturale squadrata; • Muratura a sacco; • Muratura in laterizi; • A file alternate di pietra naturale (tufo ) e laterizi;

16. 4a ClasseEdifici con ossatura in cemento armato • E’ il ben noto tipo strutturale che presenta lo scheletro completamente in conglomerato cementizio armato. • In questo caso, le murature, pur contribuendo all’irrigidimento della struttura, si considerano non portanti; • Dal punto di vista del calcolo delle sollecitazioni indotte da un evento sismico e del relativo comportamento della struttura, la schematizzazione più completa è quella dello scheletro spaziale, diaframmato ad ogni piano da lastre (solai) rigide nel loro piano.

17. 5a ClasseEdifici con ossatura in acciaio • Si differenzia dalla precedente, oltre che per il materiale, per gli schemi strutturali che in questo caso devono assicurare un sufficiente irrigidimento e l’assorbimento delle forze orizzontali indotte (oltre che da forze sismiche, anche dal vento)

18. 6a ClasseEdifici misti acciaio + cemento armato • Possono avere, ad esempio, pilastri in acciaio e solai in c.a.; • Oppure completamente in acciaio e con irrigidimenti costituiti da setti in c.a. ( in corrispondenza della gabbia scale o delle testate dell’edificio)

19. 7a ClasseAltri tipi di edifici • Edificazione mediante tecniche industrializzate (es: Pannelli portanti); • A piè d’opera; • In stabilimento; • Costruzione nel complesso più rigida che si avvicina ai vecchi edifici in muratura. Più sensibili ad eventuali cedimenti differenziali e alle variazioni termiche; • Altri tipi di edificazioni : • in legno; non molto diffusa nel passato in Italia, ma molto comune in altre nazioni, sta diffondendosi con una certa velocità anche nel nostro paese, in special modo per applicazioni particolari, quali aziende agricole e villaggi turistici. • Strutture miste muratura + c.a.; le tecniche più diffuse sono quelle con muri perimetrali portanti e interno con travi e pilastri, oppure con muri perimetrali portanti ed aggetti in c.a. per patii o terrazzi.