MURI ALTIIN LATERIZIO

edifici monopiano altiricerca svolta

risultati ottenutisistema costruttivo

prodotti: scheda tecnica

MURI ALTI

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edificimonopiano alti

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muri alti in laterizioper pareti di edifici monopiano ad uso commerciale o industriale

Fig. 1 - Caseificioa Ramiseto (RE)e centro sportivoa Reggio Emilia

Una tendenza in via di diffusione, nella pratica costruttiva attuale, consiste

nell’impiegare la muratura armata portante per la costruzione di edifici mo-

nopiano alti, destinati ad un uso commerciale o industriale (fig. 1).

Infatti, se paragonata ad altri sistemi strutturali, come le strutture a telaio, la

parete in muratura assicura condizioni termo-igrometriche degli ambienti in-

terni facilmente controllabili, risultando preferibile nell’industria alimentare e

in costruzioni di servizio quali palestre [1 e 2].

La snellezza della muratura secondo la normaPer edifici monopiano, l’altezza interpiano può superare i 5 m, le pareti in

muratura portante che si possono realizzare risultano quindi essere partico-

larmente snelle, e dunque vulnerabili alle azioni ortogonali alle pareti stesse

(come può accadere con le azioni sismiche), oltre che suscettibili agli effetti

del secondo ordine.

Queste problematiche possono accentuarsi in presenza di coperture defor-

mabili, perciò non in grado di redistribuire le azioni orizzontali sulle pareti di

controvento, che per questo genere di costruzioni possono essere impiegate

per convenienza economica, è il caso di coperture a shed, o per motivi este-

tici, è il caso di coperture in legno lamellare.

Da un punto di vista normativo, tale tendenza costruttiva va inquadrata in

particolar modo in relazione alle massime altezze di interpiano e snellezze

consentite alle murature portanti, che possono essere molto diverse in fun-

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zione della zona sismica in cui si opera.

Ipotizzando di trovarsi in zona a sismicità molto

bassa (zona 4), avvalendosi della possibilità di

derogare dai requisiti aggiuntivi richiesti per la

progettazione per le azioni sismiche, le norme

nazionali impongono che la snellezza delle mu-

rature (h0/t) non superi il valore di 20 (§4.5.4

delle NTC 2008). Tale controllo sulla snellezza

delle murature viene esplicitamente imposto per

controllare i fenomeni del secondo ordine. Una

parete alta realizzata con lo spessore minimo

consentito dalle NTC 2008, pari a 20 cm per ele-

menti semipieni, può raggiungere i 4 m di al-

tezza, per arrivare anche agli 8 m se si utilizza

una muratura di spessore 40 cm.

Nel caso in cui si operi in zone a medio/alta in-

tensità (zona 3, 2, 1) o anche in zona 4, senza

derogare dai requisiti aggiuntivi, il limite supe-

riore per la snellezza delle murature viene ridotto

a 15, nel caso di muratura armata, e lo spessore

minimo viene alzato a 24 cm, perciò l’altezza

massima raggiungibile con lo spessore minimo è

ora di 3.6 m.

Le NTC 2008 impongono che la distanza mas-

sima tra due solai successivi non superi i 5 m

(§7.8.1.4), quindi lo spessore della parete in mu-

ratura armata sarà almeno di 33 cm per poter

raggiungere i 5 metri di altezza (fig. 2).

Tale limitazione non permette di realizzare co-

struzioni in muratura portante con interpiani di

6 ÷ 8 m, come la tipologia costruttiva descritta

in precedenza può richiedere.

Il nostro sistema costruttivoIn questo contesto, Cis Edil si è attivata per svi-

luppare un nuovo sistema costruttivo in mura-

tura armata in grado di operare in sicurezza

anche oltre limiti imposti dalla normativa, vale a

dire oltre i 5 m di interpiano. Questo è stato pos-

sibile grazie alla ventennale esperienza acquisita

da Cis Edil nel campo dei sistemi di muratura ar-

mata, ed alla collaborazione con il Dipartimento

di Costruzione e Trasporti dell’Università degli

Studi di Padova, con cui è stata svolta una estesa

campagna di prove sperimentali nell’ambito del

progetto di ricerca Europeo DISWall [3].

Fig. 2 - Rappresentazione grafica dei limiti geome-trici richiesti per muratura armata in presenza diazioni sismiche, secondo le NTC 2008

Condizioni sismicheIl sistema di muratura armata sviluppato è stato dunque investigato ponen-

dosi nella condizione più sfavorevole, ossia quella di copertura deformabile.

In questo caso infatti le pareti portanti si possono schematizzare come men-

sole incastrate alla base (fig. 1), caricate in sommità dal peso della copertura,

Lo studio preliminare della problematica del comportamento sismico di edi-

fici monopiano alti in muratura portante, condotto dall’Università degli Studi

di Padova, ha permesso di identificare i tratti fondamentali per il sistema in

muratura più adeguato: muratura armata di elevato spessore.

È stato perciò selezionato un sistema costruttivo in muratura armata

POROTON® già commercializzato da Cis Edil di spessore 38 cm (nel seguito

‘rmH’), come base e riferimento per lo sviluppo di un sistema in muratura ar-

mata a prestazioni migliorate (nel seguito ‘rmC’), che viene descritto nella se-

zione “sistema costruttivo”.

Per la tipologia di edifici monopiano allo studio, come già osservato, il pro-

blema più critico da analizzare risiede nella elevata snellezza delle pareti por-

tanti le quali possono essere vulnerabili alle azioni ortogonali alle pareti stesse

(come può accadere con le azioni sismiche) e suscettibili agli effetti del se-

condo ordine (fig. 1).

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ricercasvolta

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Fig. 1 - Risposta sismicadi un edificiomonopiano investitodall’onda sismicaperpendicolarmenteal piano delle paretilongitudinaliin muratura armataportante(da Mosele, 2009)

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e soggetta a carichi orizzontali, dovuti alle forze

d’inerzia della massa propria e della copertura,

in caso di azioni sismiche.

Dato lo spessore di 38 cm, si è fissata un’altezza

delle pareti da sperimentare pari a 6 m, oltre-

passando il limite di 5 m imposto dalla norma-

tiva. La corrispondente snellezza della muratura

(h0/t) come definita nelle NTC 2008, dipende dal

tipo di vincolo della parete: nel caso in cui la pa-

rete si possa interpretare con lo schema dell’ar-

ticolazione, la snellezza corrisponde al rapporto

tra altezza e spessore (6/0.38) = 15.8, invece se

la parete è schematizzata come mensola, h0 è

pari al doppio dell’altezza, perciò la snellezza ri-

sulta essere (2·6/0.38) = 31.6, che corrisponde al

caso allo studio.

Le prove sperimentali sono state condte su due

portali a scala reale, uno per ciascuna tipologia

di muratura armata: quella di riferimento (rmH)

e quella migliorata (rmC). Ciascuno dei due por-

tali è composto da due pareti parallele, alte 6 m

e lunghe 2 m, realizzate su cordoli in c.a. fissati

ad una platea di contrasto (fig. 2). Il cassone in

acciaio e calcestruzzo in sommità funge da col-

legamento tra le due pareti e simula il peso della

copertura. Il cassone è collegato alle pareti per

mezzo di vincolo a cerniera, in modo da non tra-

sferire momenti flettenti. Il carico orizzontale ci-

clico (fig. 2) è stato applicato a 7 m di quota sul

cassone, che lo ripartisce equamente sulle pa-

reti.

Obiettivi della prova sperimentaleGli obiettivi del programma sperimentale erano

principalmente tre:

• verificare la capacità di spostamento e la re-

sistenza fuori piano di pareti alte (> 5 m) in

muratura armata soggette ad effetti del se-

condo ordine;

• confrontare il comportamento della muratura

armata di riferimento (rmH) e della muratura

armata sviluppata (rmC), così da valutarne i

vantaggi ottenuti;

• approfondire la conoscenza relativa agli ef-

fetti del secondo ordine su murature portanti

in muratura armata, principale causa delle li-

mitazioni su snellezza e altezza massima pre-

senti in normativa.

Fig. 2 - Vista generale del sistema di prova e dei campioni testati e grafico carico-spostamento dei campioni rmH(da Mosele, 2009)

I risultati ottenuti dalle prove sperimentali sul comportamento fuori piano

delle pareti alte e dalle successive analisi analitico-numeriche hanno messo in

evidenza che:

• i sistemi di muratura armata testati sono dotati di elevata capacità di spo-

stamento fuori piano, raggiungono infatti valori di drift del 2.7% (165

mm) e del 5.1% (310 mm), in corrispondenza del carico massimo pari a

12 kN e 34 kN, rispettivamente per rmH e rmC (fig. 1). Come riferimento

si riporta che i campioni testati avrebbero sopportato un’accelerazione di

circa 0.06 g e 0.18 g, rispettivamente per rmH e rmC, si ricorda che la

configurazione di prova è stata studiata per accentuare l’influenza degli ef-

fetti del secondo ordine, rappresentando così il caso più svantaggioso;

• il sistema di muratura armata sviluppato rmC ha raggiunto valori di resi-

stenza tre volte maggiore rispetto il sistema rmH ed ha mostrato una ca-

pacità di spostamento fuori piano doppia rispetto rmH (fig. 1), inoltre il

sistema rmC sopporta meglio l’impatto degli effetti del secondo ordine

che risulta rilevante nel sistema rmH, come è possibile osservare dal fatto

che l’incremento di resistenza dopo la fase elastica iniziale è contenuto,

mentre risulta molto maggiore per il sistema rmC;

• le analisi parametriche hanno consentito di identificare dei limiti di altezza

oltre cui gli effetti del secondo ordine conducono a fenomeni di instabi-

lità, che si sviluppano subito dopo la fase elastica iniziale, una volta rag-

giunto il carico di prima fessurazione. Tali limiti di altezza dipendono dal

sistema di muratura armata impiegato: 8 m per il sistema rmH e 12 m per

il sistema rmC. Inoltre le analisi parametriche hanno permesso di fissare al-

cuni limiti relativi alle percentuali di armatura verticale adottata.

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risultatiottenuti

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Risultati della provaIn sintesi è possibile affermare che i sistemi di muratura armata allo studio

hanno proprietà meccaniche che li rende impiegabili come muratura portante

per edifici monopiano alti, le prove e le analisi condotte permettono di avere

dei valori di riferimento indispensabili alla progettazione per quanto riguarda

il comportamento fuori piano e l’influenza degli effetti del secondo ordine per

questo tipo di pareti, caratterizzate da snellezze elevate.

Fig. 1 -Deformazioneallo spostamentomassimoe graficocarico-spostamentodei campionesottopostia prova sperimentale

Il sistema costruttivo sviluppato da Cis Edil per realizzare muri alti, è un si-

stema di muratura armata ad armatura verticale concentrata e si basa sul-

l’impiego del mattone POROTON® P49C (spessore 38 cm).

Muri alti: il sistema rmCLa conformazione a ‘C’ del mattone (che conferisce il nome al sistema co-

struttivo stesso rmC), permette di realizzare la muratura attorno alle armature

verticali precedentemente predisposte, con evidente semplicità di posa

(fig. 1).

Il sistema dei muri alti rmC è stato studiato per ospitare delle armature verti-

cali costituite da 4 12 assemblati in un traliccio chiuso da staffe, ma può ospi-

tare differenti quantità di armatura.

Il mattone P49C è stato sviluppato per essere compatibile con il mattone

POROTON® P49 (blocco H), così da utilizzare il blocco a ‘C’ solo in corrispon-

denza delle armature verticali (fig. 1). Il sistema dei muri alti è completato dal

mezzo blocco apposito.

Per la realizzazione del muro alto deve essere impiegata una comune malta

M10 con cui si realizzano i giunti orizzontali e verticali. Con la stessa malta è

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sistemacostruttivo

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Fig. 1 - Schemadi montaggioe fasi realizzativedel sistema rmC(da Murature Oggin° 101)

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agevole riempire, ad ogni corso, i vani verticali che ospitano le armature.

Il sistema dei muri alti rmC è stato sviluppato a partire da un sistema di mu-

ratura armata già prodotto da Cis Edil (fig. 2) e basato sull’impiego del mat-

tone POROTON® P49 (spessore 38 cm), caratterizzato da una conformazione

ad ‘H’ (da cui il nome rmH per il sistema).

Muri alti: il sistema rmHIl sistema rmH permette l’inserimento di barre 16 e viene posato con malta

M10 allo stesso modo di quanto descritto per il precedente sistema costrut-

tivo.

Come si apprende nella sezione “risultati ottenuti” il sistema di muratura

armata tradizionale rmH può essere impiegato per realizzare muri alti, entro

certi limiti di resistenza e capacità di spostamento richieste.

Per andare oltre, o comunque per garantire un livello di sicurezza maggiore,

vale la pena adottare il sistema rmC sviluppato appositamente per la realiz-

zazione di pareti alte.

Fig. 2 - Schemadi montaggioe fasi realizzativedel sistema rmH(da Murature Oggin° 101)

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TipoDimensioni(cm)

Peso(kg)

N. Pezzi / m3 N. Pezzi / m2Trasmittanza(W/m2K)

P49C 38x25x19 13,7 49 19

MA98 12x38x19 7,4 98 ----

P49 38x25x19 14,3 49 19 0,441

MA98 - 12x38x19 P49 - 38x25x19P49C - 38x25x19

Il sistema costruttivo dei rmC si basa sull’impiego del mattone semipieno

POROTON® P49C (fig. 1) che è stato appositamente sviluppato da Cis Edil

per creare un sistema costruttivo efficace per la realizzazione di muri alti.

Il laterizio per i muri altiIl mattone P49C è caratterizzato da un grande vano asimmetrico, che gli con-

ferisce la forma a ‘C’ e permette l’inserimento di grandi quantità di arma-

tura, oltre che agevolare la posa in opera (vedi la sezione “Sistema

Costruttivo”). Il mattone P49C è stato sviluppato a partire dal laterizio

POROTON® P49 (fig. 1) il quale ha il limite di poter ospitare una sola barra 16

negli appositi vani. Il mattone P49 viene adottato nel sistema rmC dei muri

alti in alternanza al mattone P49C, e può essere impiegato per realizzare il si-

stema rmH (vedi la sezione “Sistema Costruttivo”).

Il sistema dei muri alti è provvisto del mezzo blocco di completamento, mat-

tone POROTON® MA98.

Fig. 1 - MattonePOROTON® P49Ce mattone POROTON®

P49

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Bibliografia

1 “Comportamento energetico-ambientale di involucri in laterizio”, Cam-

pioli A., Ferrari S., Lavagna M., Costruire in Laterizio, n.120, 2007

2 “Microclima di… vino”, Gargari C., Costruire in Laterizio, n.120, 2007

3 DISWall, 2005-2007, COOP-CT-2005-18120 “Developing innovative

systems for reinforced masonry walls”, coord. scientifico: Modena C.,

Università degli Studi di Padova

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