Recupero edilizio strutture in muratura

Interventi locali, miglioramento e adeguamento sismico
Fogli Excel per calcoli di routine relativi a strutture in muratura

Guida procedurale ed operativa alla progettazione e al recupero di edifici in murature portante e al miglioramento sismico degli stessi. Questa nuova edizione è aggiornata alle novità introdotte dalle NTC 2018 di cui al D.M. 17 gennaio 2018 e alla Circolare applicativa n. 7/2019.

Per conoscere ed applicare le tecniche di recupero occorre conoscere anche i metodi di calcolo classici della Scienza delle Costruzioni e per questo motivo il testo tratta anche l’analisi dei carichi, le nuove costruzioni in muratura portante e le strutture in legno tradizionale o lamellare. Oltre che ai meccanismi e cinematismi di collasso delle murature, particolare attenzione è data al recupero dei solai in acciaio, legno, latero-cemento, archi e volte in muratura, le fondazioni esistenti e le modalità di consolidamento sia per quelle dirette che per quelle su pali.

Il testo raccoglie l’esperienza maturata dall’autore in quasi trenta anni di attività professionale nel settore. È uno strumento di lavoro per professionisti della progettazione e quanti vogliono avere un quadro sufficientemente ampio delle tematiche afferenti a questa variegata tipologia costruttiva e può essere utilizzato da esperti ma anche da coloro che si avvicinano per la prima volta alle tematiche del recupero edilizio.

SOFTWARE INCLUSO (WebApp con aggiornamento automatico)

Fogli di calcolo in Excel per risolvere alcuni dei più frequenti calcoli di routine:

• Calcolo azione sismica;
• Calcolo cerchiature nelle murature (con 1, 2, 3 e 6 setti di partenza);
• Verifica sismica elementi non strutturali;
• Verifica sismica tamponamenti;
• Verifica murature ribaltamento parete e catene;
• Verifica pannello cartongesso;
• Verifica solaio e coperture in legno;
• Verifica solaio laterocemento SLU;
• Verifica soletta CA per solai in travetti e pignatte;
• Verifica tiranti;
• Verifica trave con momenti assegnati SLU.

Per quanto riguarda il calcolo delle cerchiature metalliche i casi presentati sono modificabili dal progettista inserendo o togliendo nuovi setti o aperture; in tal modo ricoprono tutte le casistiche possibili che si vengono a presentare. I setti con lunghezza inferiore a tre volte l’altezza di interpiano non vengono considerati resistenti alle azioni orizzontali. I fogli di calcolo per la verifica delle cerchiature determinano, per lo stato attuale e per lo stato di progetto la rigidezza, il taglio ultimo e lo spostamento ultimo di ciascun setto murario.

Speciale progettazione strutturale antisismica (normativa nazionale, normativa regionale e giurisprudenza).

REQUISITI HARDWARE E SOFTWARE

Qualsiasi dispositivo con MS Windows, Mac OS X, Linux, iOS o Android; Adobe Reader 11.0+; MS Office 2010+; Accesso ad internet e browser web con Javascript attivo.

AUTORE

Riccardo Mariotti, Ingegnere civile edile, svolge attività professionale con numerose esperienze e realizzazioni in campo progettuale, strutturale e di direzione lavori e collaudo. È già autore di altre pubblicazioni scientifiche inerenti le strutture in cemento armato e muratura.

INDICE

PREFAZIONE

1. ANALISI DEI CARICHI: AZIONE SIMICA E METODI DI ANALISI STRUTTURALE
1.1. Carichi verticali e masse
1.1.1. Pesi propri dei materiali strutturali
1.1.2. Carichi permanenti non strutturali (G₂)
1.1.3. Elementi divisori interni (tramezzi)
1.2. Carichi variabili
1.2.1. Sovraccarichi verticali uniformemente distribuiti
1.2.2. Sovraccarichi verticali concentrati
1.3. Carico neve
1.3.1. Copertura ad una falda
1.3.2. Copertura a due falde
1.3.3. Coperture a più falde
1.3.4. Coperture cilindriche
1.3.5. Accumuli in corrispondenza di sporgenze
1.3.6. Neve aggettante dal bordo di una copertura
1.4. Azione del vento
1.4.1. Pressione cinetica di riferimento
1.4.1.1. Velocità base di riferimento
1.4.1.2. Velocità di riferimento
1.4.1.3. Azioni statiche equivalenti
1.4.2. Pressione del vento
1.4.3. Avvertenze progettuali nei confronti dell’azione del vento
1.5. Combinazione delle azioni
1.6. Stati limite e relative probabilità di superamento
1.7. Azione sismica
1.7.1. Vita nominale di progetto
1.7.2. Classe d’uso (CU)
1.7.3. Periodo di riferimento per l’azione sismica
1.7.4. Categorie sottosuolo
1.7.5. Calcolo azione sismica di progetto
1.7.6. Il fattore di comportamento q per edifici in cemento armato
1.7.7. Il fattore comportamento per edifici in muratura portante
1.7.8. Calcolo Azione sismica – Spettri di risposta di progetto per gli stati limite di danno (SLD), di salvaguardia della vita (SLV) e di prevenzione di collasso (SLC)
1.7.9. Spettro di risposta elastico in spostamento delle componenti orizzontali
1.7.10. Regolarità delle strutture
1.8. Metodi di analisi sismica
1.8.1. Requisiti nei confronti degli Stati Limite
1.8.2. Criteri generali di progettazione dei sistemi strutturali e modellazione
1.8.3. Comportamento strutturale
1.8.4. Classi di duttilità
1.8.5. Progettazione in capacità e fattori di sovraresistenza
1.8.6. Zone dissipative e relativi dettagli costruttivi
1.8.7. Requisiti strutturali degli elementi di fondazione
1.8.7.1. Fondazioni superficiali o dirette
1.8.7.2. Fondazioni su pali o indirette
1.8.7.3. Collegamenti orizzontali tra gli elementi di fondazione
1.9. Criteri di modellazione della struttura e dell’azione sismica
1.9.1. Modellazione della struttura
1.9.2. Modellazione dell’azione sismica
1.10. Metodi di verifica e criteri di verifica
1.10.1. Rispetto dei requisiti nei confronti degli Stati Limite
1.10.2. Elementi strutturali (ST)
1.10.3. Elementi non strutturali (NS)
1.10.4. Impianti (IM)
1.11. Analisi lineare o non lineare
1.11.1. Analisi dinamica o statica
1.11.2. Analisi lineare dinamica
1.11.3. Analisi statica lineare
1.11.4. Analisi non lineare dinamica o statica
1.11.5. Analisi non lineare dinamica
1.11.6. Analisi non lineare statica
1.11.7. Risposta alle diverse componenti dell’azione sismica ed alla variabilità spaziale del moto
1.12. Regole generali per costruzioni in cemento armato
1.13. Altezza massima dei nuovi edifici

2. MATERIALI
2.1. Materiali edifici in muratura
2.1.1. Malte per murature
2.1.1.1. Malte a prestazione garantita
2.1.1.2. Malte a composizione garantita
2.1.1.3. Malte prodotte in cantiere
2.2. Elementi resistenti in muratura
2.2.1. Elementi artificiali
2.2.2. Elementi naturali
2.3. Proprietà meccaniche delle murature
2.3.1. Resistenza a compressione
2.3.2. Resistenza caratteristica a taglio in assenza di tensioni normali
2.3.3. Materiali e prodotti per uso strutturale
2.3.4. Resistenza caratteristica a taglio
2.3.5. Moduli di elasticità secanti
2.4. Resistenze di progetto
2.5. Prove di accettazione per edifici in muratura
2.5.1. Controlli di accettazione
2.5.1.1. Resistenza a compressione degli elementi resistenti artificiali o naturali secondo le NTC 2018
2.5.2. Prove di accettazione sulle malte secondo le NTC 2018
2.6. Materiali compositi FRP
2.6.1. Tipi di fibre disponibili in commercio e classificazione
2.7. Controllo accettazione FRP
2.8. Calcestruzzo confinato
2.9. Calcestruzzo
2.9.1. Calcestruzzo indurito
2.9.2. Resistenze caratteristiche a compressione di calcolo
2.9.3. Fattori che influenzano la resistenza del calcestruzzo
2.10. Acciaio
2.11. Controllo di accettazione calcestruzzo (§ 11.2 del D.M. 17/01/2018 e § C11.2 della Circolare applicativa n. 7 del 21/01/2019)
2.12. Controllo accettazione acciaio
2.13. Malta fluida espansiva per ancoraggi

3. COSTRUZIONI DI MURATURA
3.1. Generalità sulle costruzioni in muratura
3.2. Cordoli in cemento armato
3.3. Spessore dei muri e snellezza
3.4. Analisi strutturale
3.4.1. Resistenza a compressione
3.4.2. Resistenza caratteristica a taglio in assenza di tensioni normali
3.4.3. Materiali e prodotti per uso strutturale
3.4.4. Resistenza caratteristica a taglio
3.4.5. Moduli di elasticità secanti
3.5. Resistenze di progetto
3.6. Verifiche agli Stati Limite Ultimi
3.6.1. Verifica a presso flessione per carichi laterali
3.6.2. Verifica a pressoflessione e taglio nel piano della parete
3.6.2.1. Pressoflessione
3.6.2.2. Taglio
3.6.2.3. Verifica a pressoflessione fuori piano
3.6.2.4. Verifiche fasce murarie di interpiano
3.7. Verifiche agli stati limite di esercizio
3.8. Metodi di analisi
3.8.1. Analisi lineare statica
3.8.2. Cenni all’analisi statica non lineare (pushover)
3.9. Edifici semplici in muratura e verifica sismica per costruzioni in zona 4
3.9.1. Edifici semplici in muratura in zona sismica
3.10. Distanza tra costruzioni contigue – giunto sismico
3.11. Architravi
3.12. Muratura confinata

4. COSTRUZIONI ESISTENTI IN MURATURA PORTANTE
4.1. Introduzione
4.2. Tipologie edifici esistenti in muratura
4.3. Il rilievo geometrico e tipologico
4.3.1. Il quadro fessurativo
4.4. Diagnostica dello Stato Attuale
4.4.1. Indagini non distruttive su murature esistenti
4.4.1.1. Endoscopia
4.4.1.2. Termografia
4.4.1.3. Martinetti piatti
4.4.1.4. Prove soniche/ultrasoniche
4.4.1.5. Indagini sclerometriche
4.4.1.6. Prove di pull-out
4.4.1.7. Indagini con pacometro
4.4.1.8. Valori tabellari di normativa
4.5. Interventi sulle murature in elevazione
4.5.1. Le tecniche di intervento sulle murature
4.5.1.1. Risarciture localizzate (cuci scuci)
4.5.1.2. Iniezioni di miscele leganti
4.5.1.3. Perforazioni armate
4.5.1.4. Paretine di contenimento
4.5.1.5. Cerchiature, catene, tiranti
4.5.1.6. Cordoli in cemento armato
4.5.1.7. Cerchiature e contenimento di pilastri
4.6. Interventi di tipo “locale o di riparazione”
4.6.1. Apertura vani in pareti esistenti e calcolo cerchiature
4.6.2. Interventi migliorativi soggetti a sole verifiche semplificate
4.6.3. Altri interventi di modesta entità che possono essere considerati come locali
4.6.3.1. Balconi, gronde, sbalzi in genere
4.6.3.2. Logge, verande, porticati al piano terra
4.6.3.3. Recupero dei sottotetti e rifacimento coperture
4.6.3.4. Scale esterne, impianti ascensore
4.6.3.5. Interventi sui solai e sulle coperture
4.7. Interventi di sopraelevazione di edifici esistenti
4.7.1. Sostituzione della copertura
4.7.2. Aggiunta di nuova copertura
4.7.3. Abbaini
4.7.4. Addizioni volumetriche sulle coperture piane
4.8. Meccanismi locali di collasso per le murature
4.8.1. Ribaltamento semplice di parete
4.8.2. Ribaltamento semplice della parte alta di parete monolitica
4.8.3. Ribaltamento semplice di parete a doppia cortina
4.8.4. Ribaltamento composto di parete
4.8.5. Ribaltamento composto di cuneo diagonale – parte alta
4.8.6. Ribaltamento composto di cuneo a doppia diagonale
4.8.7. Ribaltamento del cantonale
4.8.8. Flessione verticale di parete
4.8.9. Flessione verticale di parete monolitica ad un solo piano
4.8.10. Flessione verticale di parete monolitica a più piani
4.8.11. Flessione verticale di parete a doppia cortina ad un solo piano
4.8.12. Flessione verticale di parete a doppia cortina a più piani
4.8.13. Flessione orizzontale di parete
4.8.14. Flessione orizzontale di parete confinata
4.8.15. Flessione orizzontale di parete a doppia cortina
4.8.16. Sfondamento della parete del Timpano
4.8.17. Analisi Limite dell’Equilibrio (approccio cinematico – metodo dei lavori virtuali)
4.9. Criteri generali di progettazione
4.10. Valutazione della sicurezza
4.11. Classificazione degli interventi
4.11.1. Intervento di adeguamento
4.11.2. Intervento di miglioramento
4.11.3. Riparazione o intervento locale
4.12. Caratterizzazione meccanica dei materiali
4.12.1. Livelli di conoscenza e fattori di confidenza
4.13. Livelli di conoscenza
4.13.1. I livelli di conoscenza per le costruzioni in muratura portante
4.14. Costruzioni in cemento armato
4.14.1. I livelli di conoscenza per costruzioni in cemento armato o acciaio (C8A.1.B.3)
4.14.2. Stato limite di collasso
4.14.3. Analisi statica lineare con fattore q
4.14.4. Edifici in c.a. Verifica con lo spettro elastico (q = 1) – analisi lineare
4.14.5. Analisi dinamica modale con spettro di risposta o con fattore q
4.14.6. Verifica con analisi statica non lineare (pushover)
4.14.7. Stato limite di salvaguardia della vita
4.14.8. Stato limite di esercizio
4.14.9. Sintesi dei criteri di analisi e di verifica della sicurezza per edifici in c.a.
4.14.10. Criteri e tipi di intervento
4.14.11. Progetto dell’intervento
4.15. Cenni alle tecniche di consolidamento per edifici in cemento armato
4.15.1. Applicazione di lamine in acciaio con la tecnica del “beton plaquè”
4.15.2. Rinforzo con fibre a matrice polimerica (FRP)
4.15.3. Incamiciatura con nuove armature
4.16. Interventi locali e di miglioramento in edifici in cemento armato
4.16.1. Criteri per il progetto del rafforzamento locale di nodi non confinati
4.16.1.1. Aumentare la capacità del pannello di nodo e della porzione di sommità del pilastro rispetto all’azione di taglio esercitata dalla tamponatura
4.16.1.2. Incremento della resistenza a taglio del pannello di nodo
4.16.1.3. Confinamento delle estremità dei pilastri
4.16.1.4. Incremento della resistenza a taglio delle estremità delle travi
4.17. Verifica sismica tamponamenti e strutture secondarie
4.17.1. Verifica elementi secondari
4.17.2. Verifica semplificata Tamponamenti per strutture a telai
4.18. Ampliamento edifici esistenti

5. CONSOLIDAMENTO DELLE FONDAZIONI
5.1. Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica
5.2. Le fondazioni
5.2.1. Modello geotecnico
5.2.2. Carico di rottura del terreno
5.2.3. Criteri generali di progetto
5.2.3.1. Le onde sismiche
5.2.3.2. Fenomeni di liquefazione
5.3. Fondazioni superficiali
5.3.1. Verifiche della sicurezza e delle prestazioni
5.3.2. Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)
5.3.3. Progettazioni per azioni sismiche
5.3.4. Riduzione della capacità portante
5.3.5. Carico limite terreno per effetti inerziali dovuti al sisma
5.3.6. Carichi eccentrici su fondazioni superficiali
5.3.7. Capacità portante con il metodo di RICHARDS
5.3.8. Capacità portante con il metodo di MAUGERI
5.3.9. Verifiche allo Stato Limite Ultimo (SLU) e allo Stato Limite di Danno (SLD)
5.3.9.1. Stato Limite Ultimo di collasso per carico limite
5.3.9.2. Stato Limite Ultimo di collasso per scorrimento sul piano di posa
5.3.9.3. Stato Limite di Danno
5.4. Tipologie di fondazioni dirette
5.4.1. Fondazioni a plinto
5.4.2. Verifica al punzonamento di lastre soggette a carichi concentrati
5.4.3. Collegamenti orizzontali tra fondazioni
5.5. Fondazioni a trave rovescia
5.5.1. Metodo della trave rigida
5.5.2. Metodo della trave elastica su suolo elastico
5.5.3. Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)
5.6. Platee
5.7. Cedimenti
5.7.1. Cedimenti di fondazioni superficiali su sabbia
5.7.2. Cedimenti assoluti e differenziali ammissibili
5.8. Fondazioni indirette su pali
5.8.1. Ripartizione del carico in una palificata
5.8.2. Sintesi normativa fondazioni su pali
5.8.2.1. Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)
5.8.2.2. Stati Limite Ultimi
5.8.2.3. Stato Limite di Danno
5.9. Consolidamento delle fondazioni
5.9.1. Analisi del quadro fessurativo
5.9.2. Sottofondazioni
5.9.2.1. Sottofondazione per sottomurazione
5.9.3. Allargamento della base fondale
5.9.4. Consolidamento del terreno
5.9.5. Sottofondazioni con pali
5.9.6. Micropali
5.9.6.1. Comportamento dei micropali Tubifix nei confronti dello sforzo assiale
5.9.6.2. Portata laterale – Mayer – Modificato
5.10. Micropali in acciaio infissi di piccolo diametro
5.11. Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) di fondazioni miste
5.12. Verifiche agli stati Limite di esercizio (SLE) delle fondazioni miste

6. ARCHI E VOLTE IN MURATURA
6.1. Meccanismi di collasso
6.2. Tecniche di intervento e consolidamento su archi e volte in muratura
6.3. La “curva delle pressioni” – Metodo di Mèry
6.4. Il metodo Mascheroni
6.5. Cenni alla statica delle cupole
6.5.1. Le volte a crociera

7. ELEMENTI STRUTTURALI IN LEGNO
7.1. Elementi strutturali in legno
7.2. Valutazione della sicurezza
7.3. Analisi strutturale
7.3.1. Azioni e loro combinazioni
7.3.2. Classi di durata del carico
7.3.3. Classi di servizio e resistenza di calcolo
7.3.4. Stati limite di esercizio – Deformazioni istantanee e finali
7.4. Stati limite ultimi
7.4.1. Verifiche di resistenza
7.4.2. Trazione parallela alle fibre del legno
7.4.3. Trazione perpendicolare alle fibre
7.4.4. Compressione parallela alla fibratura
7.4.5. Compressione perpendicolare alla fibratura
7.4.6. Compressione inclinata rispetto alla fibratura
7.4.7. Flessione retta e flessione deviata
7.4.8. Tensoflessione
7.4.9. Pressoflessione
7.4.10. Taglio
7.4.11. Torsione
7.4.12. Taglio e torsione
7.4.13. Verifica appoggio e incastro
7.5. Collegamenti
7.6. Elementi strutturali
7.7. Sistemi strutturali
7.8. Robustezza
7.8.1. Durabilità
7.8.2. Resistenza ala fuoco
7.8.3. Regole per l’esecuzione
7.8.4. Controlli e prove di carico
7.9. Interventi sui solai e coperture in legno
7.9.1. Comportamento per effetto delle azioni sismiche di solai e coperture in legno
7.9.2. Interventi di miglioramento per le coperture in legno
7.9.3. Solai in legno
7.9.4. Interventi di rinforzo sui solai con legno
7.9.4.1. Ricostruzione di parti ammalorate in legno
7.9.4.2. Interventi su solai – strutture in legno soggette a flessione
7.9.4.3. Riduzione della luce di calcolo della trave
7.9.4.4. Tavolato in legno o soletta in calcestruzzo armato
7.9.4.5. Connettori metallici
7.10. Cordoli in copertura

8. SOLAI IN CEMENTO ARMATO, ACCIAIO E SCALE
8.1. Richiami sulla verifica a flessione e taglio di travi in C.A.
8.1.1. Flessione retta
8.1.2. Verifica delle tensioni di esercizio
8.1.3. Verifica a flessione agli Stati Limite Ultimi sezione rettangolare con armatura doppia di base b ed altezza h
8.1.4. Verifica delle tensioni di esercizio
8.1.5. Taglio
8.1.6. Verifica a taglio per elementi senza armature trasversali resistenti a taglio
8.1.7. Verifica appoggio e incastro
8.2. Le scale in cemento armato
8.2.1. Scala con trave a ginocchio e gradini a sbalzo
8.2.2. Scala a soletta rampante
8.3. Solai in cemento armato o in laterocemento
8.3.1. Baricentro delle masse e delle rigidezze
8.3.2. Solai in laterocemento a nervature parallele
8.3.3. Verifica di deformabilità dei solai in laterocemento
8.3.4. Solai a nervature incrociate
8.3.5. Verifica per carichi concentrati
8.3.6. Verifica carichi orizzontali distribuiti sui parapetti dei terrazzi
8.4. Rinforzo e consolidamento dei solai in laterocemento
8.5. Rinforzo e consolidamento dei solai in acciaio
8.6. La trave continua

9. CONCLUSIONI

10. SOFTWARE INCLUSO (WebApp con aggiornamento automatico)
10.1. Contenuti del software incluso
10.2. Requisiti hardware e software
10.3. Richiesta della password di attivazione del software
10.4. Utilizzo della WebApp
10.5. Assistenza tecnica (TicketSystem)

11. BIBLIOGRAFIA E RIFERIMENTI NORMATIVI