La Muratura Armata: Analisi del Sistema Costruttivo e Confronto con la Muratura Ordinaria

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FIRENZE

Scuola di Ingegneria

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile

Indirizzo: Strutture

A.A. 2020-2021

Corso di Analisi e Modellazione delle Strutture in Muratura

La Muratura Armata:

Analisi del Sistema Costruttivo e Confronto con la Muratura

Ordinaria

Docente: Prof. Ing. Luciano Galano

Studente: Gabriele Belli La Muratura Armata: Analisi del Sistema

Costruttivo e Confronto con la Muratura Ordinaria

Sommario

1. Introduzione ........................................................................................................................................ 3

1.1. Quadro Normativo di Riferimento ........................................................................................... 3

2. Muratura Armata ............................................................................................................................... 4

2.1. Parametri Meccanici della Muratura ....................................................................................... 4

Parametri Meccanici dell’acciaio

2.2. .............................................................................................. 6

3. Criteri di Progetto per le Costruzioni in Muratura Armata .......................................................... 7

3.1. Regole di dettaglio per Costruzioni in Muratura Armata ...................................................... 7

3.2. Organizzazione Strutturale per Costruzioni in Muratura Armata ....................................... 9

3.3. Azione sismica di progetto e fattore di comportamento ....................................................... 11

4. Analisi Strutturali per Edifici in Muratura Armata ..................................................................... 13

4.1. Schematizzazione della parete con elementi finiti bidimensionali ....................................... 13

4.2. Schematizzazione a telaio equivalente della parete ............................................................... 14

5. Verifiche di Sicurezza per Edifici in Muratura Armata ............................................................... 15

Principio della progettazione in capacità ............................................................................... 15

Verifiche di resistenza .............................................................................................................. 16

5.2.1. Verifica a pressoflessione nel piano ....................................................................................... 16

5.2.2. Verifica a pressoflessione fuori dal piano .............................................................................. 17

5.2.3. Verifica a taglio ...................................................................................................................... 18

5.2.4. Verifiche allo stato limite di danno (SLD) ............................................................................. 19

5.2.5. Costruzioni semplici in muratura armata ............................................................................... 20

6. Confronto tra parete realizzata in muratura ordinaria e armata ............................................... 22

6.1. Caratteristiche meccaniche dei materiali ............................................................................... 23

6.2. Analisi dei carichi ..................................................................................................................... 23

6.3. Modellazione della struttura su SAP2000 .............................................................................. 25

6.4. Azione Sismica .......................................................................................................................... 25

6.5. Parete in Muratura Ordinaria ................................................................................................ 27

6.6. Parete in muratura armata ..................................................................................................... 31

6.7. Confronto tra muratura ordinaria e muratura armata ........................................................ 35

7. Esempi di utilizzo della muratura armata in ambito edilizio ....................................................... 37

Miglioramento sismico con l’impiego di muratura armata di un fabbricato sito a San

7.1.

Possidonio (Mo) .................................................................................................................................... 37

7.2. Ristrutturazione di un edificio residenziale a Villaverla (VI) .............................................. 43

7.3. Edificio residenziale in muratura armata di nuova costruzione a Mirandola (MO) ......... 46

8. Conclusioni ........................................................................................................................................ 50

9. Bibliografia ....................................................................................................................................... 51

Pagina | 2

La Muratura Armata: Analisi del Sistema

Costruttivo e Confronto con la Muratura Ordinaria

1. Introduzione

Gli edifici con struttura portante in muratura armata, negli ultimi decenni, hanno riscontrato un notevole

impiego per quanto riguarda le nuove costruzioni, rappresentando così una valida alternativa a quelle in

calcestruzzo armato.

Tra i vantaggi che caratterizzano un’opera in muratura armata merita menzionare la capacità di isolare

termicamente gli ambienti interni da quelli esterni, caratteristica da ricondurre alla conformazione degli

elementi in laterizio che compongono le pareti, garantendo risparmi considerevoli sui costi di riscaldamento

e raffrescamento dovuti all’esercizio degli edifici stessi.

Inoltre, rispetto ad una muratura ordinaria, l’inserimento di barre di armatura in acciaio incrementa

notevolmente la resistenza degli elementi strutturali in muratura armata e in particolare conferiscono la

capacità di far fronte a tensioni di trazione, la cui presenza risulta spesso inevitabile in caso di azioni

del terremoto. Quest’ultimo aspetto risulta particolarmente rilevante e rende le

orizzontali come quella

in muratura armata idonee a contrapporsi all’azione sismica che, secondo la normativa

costruzioni italiana

vigente, le NTC2018, deve essere sempre considerata in fase di progettazione su tutto il territorio nazionale.

Tuttavia, la scarsa conoscenza di tale tipologia costruttiva da parte dei progettisti, dovuta al fatto che la

muratura armata è tutto sommato una tecnica utilizzata per costruzioni recenti, ne ostacola notevolmente la

diffusione.

Obiettivo del presente elaborato è fornire una panoramica generale sul sistema costruttivo della muratura

armata, esaminando le prescrizioni della normativa tecnica vigente e mettendo in risalto i vantaggi derivanti

dall’inserimento delle barre di armatura, sia in termini di caratteristiche meccaniche del materiale che di

verifiche di sicurezza da effettuare sugli elementi resistenti degli edifici.

Dopo un breve excursus iniziale, verrà effettuata una semplice analisi bidimensionale su una parete,

ipotizzandone dapprima la realizzazione in muratura ordinaria e poi in muratura armata, al fine di

i benefici che comporta l’utilizzo della seconda

confrontare i diversi risultati ottenuti ed evidenziare

piuttosto che la prima. Infine, si analizzeranno diversi casi studio di edifici esistenti in cui è stato fatto

sui motivi che ne hanno determinato l’utilizzo,

utilizzo della muratura armata, soffermandoci sulle scelte

progettuali a livello globale e di dettaglio effettuate dai professionisti e i risultati che sono stati ottenuti in

modo tale da poter dare un giudizio generale sulla validità della tecnologia costruttiva.

1.1. Quadro Normativo di Riferimento

La redazione del presente elaborato è stata eseguita in conformità con la normativa italiana in vigore,

ovvero:

• “Aggiornamento delle

D. M. Infrastrutture Trasporti 17/01/2018 - Norme tecniche per le

Costruzioni”

richiamate brevemente nel seguito della relazione NTC2018;

• Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP - Istruzioni per l'applicazione dell'«Aggiornamento

delle "Norme tecniche per le costruzioni"» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018

richiamate brevemente nel seguito della relazione Circolare 2019.

Ogni riferimento normativo che comparirà nel seguito sarà ad esse correlato. In particolare, si farà

riferimento al paragrafo 4.5. dedicato alle prescrizioni per la progettazione di costruzioni in muratura, al

paragrafo 7.8. dedicato alle indicazioni per la progettazione di costruzioni in muratura nei confronti

dell’azione sismica e ai paragrafi 11.3 e 11.10 per quanto riguarda le prescrizioni sui materiali. Pagina | 3

La Muratura Armata: Analisi del Sistema

Costruttivo e Confronto con la Muratura Ordinaria

2. Muratura Armata di blocchi artificiali pieni o

Gli edifici con struttura in muratura armata consistono nell’assemblaggio

semipieni e malta per la realizzazione di pareti murarie al cui interno sono presenti armature metalliche sia

verticali, disposte all’interno di blocchi

orizzontali, normalmente annegate nel letto di malta, che

opportunamente sagomati con fori.

L’inserimento di armature orizzontali e verticali all’interno della muratura ordinaria conferisce agli

elementi murari una maggiore resistenza alle azioni laterali, a taglio e a pressoflessione, sia nel piano di

sviluppo delle pareti che fuori piano, oltre ad una più elevata capacità deformativa e duttilità del sistema,

evidenti vantaggi dal punto di vista del comportamento sismico, tanto da spingere l’adozione di tale

con

sistema anche in zone ad elevata pericolosità sismica.

Quanto detto è riconosciuto dalle NTC2018 che consentono di utilizzare per questo sistema costruttivo

valori del fattore di comportamento q e limiti deformativi superiori rispetto a quelli della muratura ordinaria.

I vantaggi della muratura armata non si esauriscono solamente ad un incremento delle prestazioni sismiche,

ma consentono anche una forte limitazione del rischio di fessurazione, tipico delle murature ordinarie, per

le quali è solito considerare resistenza a trazione nulla. Questo avviene in quanto la posa in opera delle

armature conferisce alla muratura resistenza a trazione sufficiente alla riduzione del fenomeno.

dell’inserimento

Gli aspetti positivi sopra elencati si ottengono a fronte di una modesta quantità di armatura

all’interno della muratura e ad un limitato aumento di costo rispetto alla soluzione non armata.

Per quanto descritto sopra possiamo affermare che la tecnica costruttiva della muratura armata si ottiene

dall’unione di muratura e barre di armatura. Per determinare i parametri che descrivono le caratteristiche

meccaniche degli elementi in muratura armata è necessario definire i parametri meccanici dei singoli

componenti.

2.1. Parametri Meccanici della Muratura

Per classificare il materiale da utilizzare ai fini del calcolo