Introduzione

La tecnica di realizzazione di pareti murarie portanti con paramenti scollegati con la presenza di un'intercapedine (o cavità) interna è molto diffusa nelle costruzioni della seconda metà del '900 sia in Europa (es. Italia, Paesi Bassi) che fuori (es. Nord America, Australia e Nuova Zelanda).

Questa tecnica consente di ridurre la quantità richiesta di materiale da costruzione e riduce la trasmittanza termica delle pareti perimetrali. Tuttavia, le pareti così costruite mostrano scarse prestazioni strutturali sotto l'azione sismica, soprattutto in termini del loro comportamento fuori piano, come testimoniato da numerosi collassi per ribaltamento occorsi nel terremoto de L'Aquila nel 2009 [1].

Recentemente, le prestazioni meccaniche di tale tecnologia costruttiva, nota nella letteratura internazionale come “cavity-walls”, è stata oggetto di campagne sperimentali e di studi per valutare le tecniche di consolidamento più appropriate.

In [2], sono state realizzate delle prove sperimentali per valutare il comportamento fuori piano dei cavity walls ed è stata quantificata l'efficacia di una tecnica di consolidamento che prevede il semplice inserimento di barre di diametro 12 mm poste ai vertici di maglie rettangolari di dimensioni 400 mm in verticale e 600 mm in orizzontale (circa n.4 barre al metro quadrato).

Le prove sperimentali, volte a riprodurre le condizioni al contorno di un meccanismo di ribaltamento fuori piano su tavola vibrante, hanno mostrato che, in seguito al consolidamento con le barre, il comportamento dei due paramenti è stato quello di un corpo rigido e che la capacità di resistenza alle azioni sismiche è incrementata del 60% rispetto alla configurazione non rinforzata (collasso avvenuto ad una PGA di 0.71 g invece che a 0.45 g). I risultati mostrano inoltre che il sistema di consolidamento riduce significativamente l'entità degli spostamenti laterali.

In [3], sono state realizzate prove sperimentali per studiare, oltre al comportamento fuori piano, anche il comportamento nel piano con prove a taglio con compressione diagonale. Sono stati testati 12 provini di cavity walls in scala reale suddivisi in tre gruppi: a) senza interventi di consolidamento (paramenti scollegati); b) paramenti collegati con barre di diametro 8 mm; c) rinforzo con intonaco FRCM e collegamento di paramenti con diatoni GFRP.

Le prove a taglio hanno mostrato un incremento della tensione tangenziale resistente dei provini con interventi di consolidamento rispetto ai provini senza elementi di rinforzo di un valore pari al 14% nel caso di intervento con sole barre di collegamento e del 39% nel caso di intervento con intonaco FRCM e diatoni GFRP.

Il comportamento fuori piano, misurato attraverso il valore dell'azione laterale di collasso, è incrementato di un valore considerevole, pari al 175% in case di intervento con sole barre di collegamento e del 396% nel caso di rinforzo con intonaco FRCM e collegamento di paramenti con diatoni GFRP.

Strategie di intervento e criteri di modellazione

L'analisi della letteratura scientifica internazionale evidenzia come l'efficacia dei sistemi di rinforzo per pareti a paramenti scollegati dipenda strettamente dalla capacità dell'intervento di rendere i due paramenti murari collaboranti. Le soluzioni tecniche più accreditate si basano su:

• Connessione meccanica: inserimento di barre elicoidali o connettori passanti che agiscono come diatoni artificiali, vincolando i paramenti contro il distacco reciproco.
• Rinforzo corticale: applicazione di sistemi FRCM (matrice inorganica rinforzata con fibre in basalto o acciaio) che incrementano la resistenza a taglio nel piano e prevengono l'espulsione locale della muratura.

In fase di valutazione della sicurezza sismica, alla luce dei risultati sperimentali, è possibile adottare le seguenti ipotesi cautelative di calcolo per la configurazione rinforzata:

• Assenza di spostamenti orizzontali relativi tra i due paramenti, in quanto impediti dal sistema di consolidamento proposto, pertanto si esclude la possibilità che possa avvenire un meccanismo di ribaltamento fuori piano di un singolo paramento;
• Resistenza della parete alle azioni orizzontali nel proprio piano offerta da una sezione di spessore pari alla somma degli spessori dei due paramenti, considerati mutuamente solidali;
• A favore di sicurezza si trascura l'incremento di resistenza alle azioni orizzontali offerto dal sistema di consolidamento rispetto alla configurazione non rinforzata.

Bibliografia

[1] Vicente R.S. et al. (2012). Performance of masonry enclosure walls: lessons learned from recent earthquakes, Earthq Eng Eng Vib 2012; 11:23-24.

[2] Giarretton M. et al. (2016). Shaking table testing of as-built and retrofitted clay brick URM cavity-walls, Eng Str 2016; 125:70-79.

[3] Sisti R. et al. (2023). Analysis of the seismic vulnerability and innovative retrofit solutions of cavity brickwork walls, Constr Build Mat 2023; 409:134018.