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Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a.: implicazioni progettuali e costruttive alla luce dell’esperienza del terremoto dell’Abruzzo 2009 A. Masi 1 , V. Manfredi 2 , M. Vona 3 , F. Braga 4 , A. Salvatori 5 Sommario L’edilizia residenziale in Italia è stata realizzata, fin dalla prima grande espansione degli anni ‘50 e ‘60, prevalentemente mediante strutture inte- laiate in c.a. In tali tipologie di edifici gli elementi non strutturali sono stati generalmente trascurati, sia in termini di modellazione che di progetta- zione e realizzazione, ai fini del loro reale com- portamento sismico e dell’interazione con gli ele- menti strutturali. Il recente terremoto del 6 aprile 2009, che ha interessato gran parte della pro- vincia de L’Aquila, ha evidenziato il negativo comportamento delle tamponature e dei tra- mezzi negli edifici in c.a. che, in molti casi, ha determinato inagibilità e rilevanti danni econo- mici. Nel presente lavoro è innanzitutto descritta l’evoluzione delle prescrizioni di normativa per gli elementi non strutturali nelle aree classificate sismiche del territorio italiano. Successivamente sono analizzate le tipologie di tamponatura e tramezzatura presenti nelle strutture in c.a. mag- giormente diffuse in Italia e nel territorio aqui- lano, per le quali sono descritte le modalità tipi- che di danneggiamento osservate nel dopo sisma, distinguendo il comportamento per azioni nel piano da quello per azioni fuori dal piano. Le analisi effettuate hanno evidenziato come alcune scelte costruttive abbiano contribuito ad aumen- tare significativamente la vulnerabilità di tali ele- menti. Infine, è stata valutata la resistenza di una tipologia di tamponatura con riferimento a due possibili meccanismi di collasso fuori del piano confrontandone il possibile comportamento con le azioni valutate secondo le norme tecniche vigenti, per ricavare alcune indicazioni utili per una corretta progettazione ed esecuzione. 1. Introduzione Gli elementi non strutturali (ENS), ed in partico- lare le tamponature, hanno una influenza impor- tante sul comportamento sismico delle strutture intelaiate in c.a. Oltre alle funzioni di isolamento termo/acustico e di chiusura perimetrale dell’in- volucro abitativo, in occasione di eventi sismici le tamponature interagiscono con gli elementi resi- stenti principali, fornendo un contributo rilevante alle prestazioni della struttura. In tal senso, numerosi studi sono stati già condotti in Italia al fine di determinare l’influenza degli ele- menti di tamponatura sulla capacità delle strutture sottoposte ad azioni sismiche e sulle modifiche alla risposta che esse determinano in funzione della loro collocazione nell’organismo strutturale. Ad esempio in (Masi 2003, Masi et al., 2010) è stato condotto un ampio studio parametrico utilizzando analisi dinamiche non lineari con riferimento alle tipologie edilizie con strutture intelaiate in c.a. maggiormente diffuse in Italia ed in Europa. Sono state considerate tipologie strutturali in cui le tam- ponature erano assenti o potevano essere ritenute inefficaci ai fini della resistenza globale della strut- tura (BF), tipologie con tamponature distribuite con regolarità lungo tutta l’altezza della struttura (IF) e, infine, tipologie prive di tamponatura al piano terra per la presenza di un piano porticato (PF). I risultati hanno mostrato che alle strutture IF è pos- sibile assegnare una bassa vulnerabilità sismica, ossia la presenza di tamponature efficacemente distribuite e collaboranti può consentire, anche a strutture progettate per soli carichi verticali, di sop- portare azioni sismiche significative pur dovendo accettare danni elevati. Di contro, le tipologie PF hanno mostrato un’elevata vulnerabilità per la for- mazione di meccanismi di piano a bassi valori dell’intensità sismica. Un comportamento interme- dio è stato mostrato dalle tipologie BF. Nella pratica progettuale, tuttavia, gli elementi Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a. 51 1 Università degli Studi della Basilicata, Potenza - m [email protected] 2 Università degli Studi della Basilicata, Potenza - m [email protected] 3 Università degli Studi della Basilicata, Potenza - m [email protected] 4 Università La Sapienza, Roma - m [email protected] 5 Università degli Studi dell’Aquila - m [email protected]

Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

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Prestazioni delle tamponature e tramezzature negliedifici in c.a.: implicazioni progettuali e costruttive allaluce dell’esperienza del terremoto dell’Abruzzo 2009A. Masi1, V. Manfredi2, M. Vona3, F. Braga4, A. Salvatori5 �

SommarioL’edilizia residenziale in Italia è stata realizzata,fin dalla prima grande espansione degli anni ‘50e ‘60, prevalentemente mediante strutture inte-laiate in c.a. In tali tipologie di edifici gli elementinon strutturali sono stati generalmente trascurati,sia in termini di modellazione che di progetta-zione e realizzazione, ai fini del loro reale com-portamento sismico e dell’interazione con gli ele-menti strutturali. Il recente terremoto del 6 aprile2009, che ha interessato gran parte della pro-vincia de L’Aquila, ha evidenziato il negativocomportamento delle tamponature e dei tra-mezzi negli edifici in c.a. che, in molti casi, hadeterminato inagibilità e rilevanti danni econo-mici. Nel presente lavoro è innanzitutto descrittal’evoluzione delle prescrizioni di normativa pergli elementi non strutturali nelle aree classificate

sismiche del territorio italiano. Successivamentesono analizzate le tipologie di tamponatura etramezzatura presenti nelle strutture in c.a. mag-giormente diffuse in Italia e nel territorio aqui-lano, per le quali sono descritte le modalità tipi-che di danneggiamento osservate nel doposisma, distinguendo il comportamento per azioninel piano da quello per azioni fuori dal piano. Leanalisi effettuate hanno evidenziato come alcunescelte costruttive abbiano contribuito ad aumen-tare significativamente la vulnerabilità di tali ele-menti. Infine, è stata valutata la resistenza di unatipologia di tamponatura con riferimento a duepossibili meccanismi di collasso fuori del pianoconfrontandone il possibile comportamento conle azioni valutate secondo le norme tecnichevigenti, per ricavare alcune indicazioni utili peruna corretta progettazione ed esecuzione.

1. IntroduzioneGli elementi non strutturali (ENS), ed in partico-lare le tamponature, hanno una influenza impor-tante sul comportamento sismico delle struttureintelaiate in c.a. Oltre alle funzioni di isolamentotermo/acustico e di chiusura perimetrale dell’in-volucro abitativo, in occasione di eventi sismici letamponature interagiscono con gli elementi resi-stenti principali, fornendo un contributo rilevantealle prestazioni della struttura.In tal senso, numerosi studi sono stati già condottiin Italia al fine di determinare l’influenza degli ele-menti di tamponatura sulla capacità delle strutturesottoposte ad azioni sismiche e sulle modifiche allarisposta che esse determinano in funzione dellaloro collocazione nell’organismo strutturale. Adesempio in (Masi 2003, Masi et al., 2010) è statocondotto un ampio studio parametrico utilizzandoanalisi dinamiche non lineari con riferimento alletipologie edilizie con strutture intelaiate in c.a.

maggiormente diffuse in Italia ed in Europa. Sonostate considerate tipologie strutturali in cui le tam-ponature erano assenti o potevano essere ritenuteinefficaci ai fini della resistenza globale della strut-tura (BF), tipologie con tamponature distribuite conregolarità lungo tutta l’altezza della struttura (IF) e,infine, tipologie prive di tamponatura al pianoterra per la presenza di un piano porticato (PF). Irisultati hanno mostrato che alle strutture IF è pos-sibile assegnare una bassa vulnerabilità sismica,ossia la presenza di tamponature efficacementedistribuite e collaboranti può consentire, anche astrutture progettate per soli carichi verticali, di sop-portare azioni sismiche significative pur dovendoaccettare danni elevati. Di contro, le tipologie PFhanno mostrato un’elevata vulnerabilità per la for-mazione di meccanismi di piano a bassi valoridell’intensità sismica. Un comportamento interme-dio è stato mostrato dalle tipologie BF.Nella pratica progettuale, tuttavia, gli elementi

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1 Università degli Studi della Basilicata, Potenza - m [email protected] Università degli Studi della Basilicata, Potenza - m [email protected] Università degli Studi della Basilicata, Potenza - m [email protected] Università La Sapienza, Roma - m [email protected] Università degli Studi dell’Aquila - m [email protected]

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di tamponatura non vengono in genere conside-rati elementi strutturali trascurando il loro contri-buto alla resistenza sismica, ovvero il lorodimensionamento viene effettuato separata-mente dal contesto strutturale nel quale sono col-locati. Di conseguenza, come emerso a seguitodel sisma dell’Abruzzo 2009, tali elementi pos-sono subire un danneggiamento rilevante e, inalcuni casi, condizionare il comportamento del-l’intera struttura (Ricci et al., 2010).Il diffuso danneggiamento degli ENS può avereun impatto socio-economico importante su un’a-rea colpita da un evento sismico, con conse-guenze rilevanti sulla funzionalità delle strutturedanneggiate fino a renderle del tutto, e per lungotempo, inagibili. Per le strutture residenziali talicondizioni possono determinare l’allontana-mento degli occupanti dalla propria abitazionecon la conseguente richiesta di assistenza pressoaltre strutture. Per le strutture pubbliche, ed inparticolare quelle strategiche (ospedali, caserme,ecc.), la perdita di funzionalità può determinarel’interruzione delle operazioni svolte all’interno,con riflessi negativi sulla gestione dell’emergenzae sull’assistenza alla popolazione.Le spese per la riparazione conseguenti ad undiffuso danneggiamento degli ENS possonorisultare rilevanti. Inoltre, ad esse bisogna som-mare le perdite economiche derivanti dal man-cato utilizzo dei locali.L’importanza che rivestono gli ENS nelle costru-zioni è riconosciuta dalle attuali norme antisi-smiche italiane NTC-08 (D.M. 14.01.2008,2008) ed europee EC8-1 (CEN, 2003). Esse,infatti, definiscono per gli ENS prestazioni bendefinite (Stati Limite), sia in condizioni di eserci-zio che ultime. Oltre alle conseguenze di unaloro eventuale disposizione irregolare in piantao in altezza e agli effetti locali dovuti all’intera-zione tra telai e tamponature, si evidenzia che,per gli elementi costruttivi senza funzione strut-

turale, debbono essere adottati magisteri atti adevitare collassi fragili e prematuri e la possibileespulsione sotto l’azione di progetto.Le norme italiane ed europee forniscono, inoltre,un’espressione per il calcolo dell’azione sismicadi verifica funzione, oltre che del valore di peri-colosità locale, della collocazione in elevazionee delle caratteristiche dinamiche degli ENS edella struttura. Esse, tuttavia, non suggerisconoalcun modello per la valutazione della capacitàresistente.Nel presente lavoro sono state esaminate le pre-stazioni degli ENS, più specificamente delle tam-ponature e tramezzature, nell’evento sismico del-l’aprile 2009 a L’Aquila. Particolare attenzione èstata dedicata al comportamento che tali ele-menti hanno mostrato per le azioni dirette fuoridal piano dei pannelli, i cui effetti hanno portatoa collassi fragili con espulsione verso l’esterno.Nello studio è dapprima analizzato lo sviluppodelle prescrizioni normative per le zone sismicheriferite agli ENS a partire dal R.D. 193/1909emanato in conseguenza del terremoto di Mes-sina-Reggio Calabria del 1908 fino alle attualinorme tecniche italiane NTC-08. Successiva-mente, sulla base dei meccanismi di danneggia-mento più frequentemente rilevati a L’Aquila, èstata effettuata una classificazione del danneg-giamento osservato sulle tipologie più diffuse ditamponature e tramezzature. Infine, è stata valu-tata secondo le NTC-08 la sicurezza rispetto alloStato Limite di salvaguardia della Vita (SLV) dielementi di tamponatura di una struttura tipo, perazioni fuori dal piano. A tal fine la capacità èstata valutata utilizzando due diversi modellirappresentativi di condizioni limite di collega-mento, dunque di vincolo, tra tamponatura etelaio in c.a. con diverso grado di efficienza.Sulla base dei risultati ottenuti vengono fornitialcuni suggerimenti per la modellazione, proget-tazione ed esecuzione delle tamponature.

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Progettazione Sismica

2. Evoluzione delle prescrizioni norma-tive nazionali sugli ENS in zona sismicaL’esame delle prescrizioni normative sugli ENS inzona sismica è stato condotto a partire dai primianni del ‘900 con riferimento al R.D. 193 (1909)emanato a seguito del terremoto di Messina-Reg-gio Calabria del 1908. In tale R.D. veniva pre-scritto che nelle strutture intelaiate (o “baraccate”)gli elementi di riempimento delle maglie strutturalidovessero svolgere funzioni di irrigidimento e,pertanto, andavano realizzati con “muraturaarmata” ovvero con ”pareti di lastre naturali, arti-ficiali o di reti metalliche intonacate”.

Il successivo R.D. 2089 (1924) introdusse alcunistandard costruttivi per le strutture intelaiate: inparticolare le tamponature esterne dovevanoessere realizzate con mattoni pieni di spessorenon inferiore a 40 cm per il piano terra e 30 cmper il piano superiore. Le pareti interne, qualoranon assolvessero funzioni di controventamento,potevano essere realizzate con mattoni forati.Un ulteriore limite, indirettamente espresso pergli ENS, era posto sull’altezza di interpiano chenon poteva superare 4.5 m.L’obbligo di realizzare le tamponature con mat-toni pieni fu superato con il R.D. 640 (1935) che

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permise il calcolo di strutture intelaiate trascu-rando il contributo di rigidezza delle pareti peri-metrali, consentendo l’uso di “mattoni vuoti”.Veniva altresì superato il limite sull’altezza diinterpiano previsto nel R.D. 2089/1924 purchéle tamponature venissero dotate di cordoli inc.a. ancorati agli elementi principali quandol’altezza di interpiano superava i 5 m.Nei decenni successivi non vi furono altri cam-biamenti delle prescrizioni in zona sismica pergli ENS; anche la Legge 1684 (1962) si limitò asuggerire, per le tramezzature, l’impiego dimattoni forati di spessore almeno pari a 6cm.Anche negli anni ‘70-’80, con i DD.MM. per lezone sismiche emanati in forza della Legge 64(1974) non furono introdotte prescrizioni parti-colari sugli ENS. Il D.M. 3.3.1975 (1975) pre-scrisse per le tamponature la realizzazione dinervature verticali efficacemente connesse aglielementi strutturali principali e disposte ad inte-rasse non superiore a 3.0 m, qualora le dimen-sioni del pannello fossero maggiori di 15 m2 insuperficie e di 3.5 m in altezza. Analoga pre-scrizione fu introdotta per le tramezzature condimensioni maggiori di di 20 m2 in superficie e4.0 m in altezza.Nei DD.MM. successivi non vi furono altri cam-biamenti, fino al D.M. 16.1.1996 (1996) nelquale furono introdotte le verifiche degli sposta-menti per le azioni sismiche di progetto. In par-ticolare, per limitare la danneggiabilità delleparti non strutturali e degli impianti, era neces-sario, in corrispondenza dello spostamento rela-tivo di progetto, garantire la stabilità dei pan-nelli di tamponatura e la funzionalità degliimpianti fissi. Per le strutture intelaiate tale veri-fica era soddisfatta se lo spostamento interpianodeterminato dalle azioni di progetto risultavainferiore ad un valore limite, funzione della tipo-logia costruttiva dei pannelli. Ad esempio in pre-senza di elementi fragili (es. laterizio) aderentialla struttura andava doveva essere verificatoche ηt ≤ 0.002 h, con ηt spostamento di pro-getto e h altezza di interpiano.L’esame delle precedenti normative sismichemostra che il tema della verifica degli ENS rice-vette fino alla fine degli anni ‘90 una scarsaattenzione e, in particolare, non sono emerseprescrizioni riconducibili all’influenza che lelezioni tratte da terremoti passati avrebberopotuto svolgere sull’evoluzione delle normativenelle parti relative agli ENS. Ad esempio il D.M.3.6.1981 (1981), emanato dopo i devastantiterremoti del Friuli 1976 e della Campania-Basi-licata 1980, non conteneva alcuna variazioneriguardante gli ENS rispetto al precedente D.M.

3.3.75. Ancora, il D.M. 2.7.81 (1981) conte-nente norme per la riparazione ed il rafforza-mento degli edifici danneggiati dal sisma 1980dava indicazioni sugli ENS ma facendo riferi-mento soltanto al contributo che essi potevanofornire alla resistenza sismica della struttura enon sulla verifica degli ENS in quanto tali. Vaperò considerato lo scarso impatto che talinorme avrebbero comunque avuto sulle presta-zioni degli ENS nel patrimonio edilizio italiano,tenuto conto della limitata quantità sia di strut-ture in c.a. nel patrimonio edilizio italiano finoagli anni ‘50-’60 che di territorio nazionaleclassificato sismico fino ai primi anni ‘80.Al contrario, dopo il terremoto del Molise 2002,le prescrizioni normative sugli ENS ebbero unsignificativo cambiamento con l’adozione di unapproccio basato sulle prestazioni richieste allestrutture attraverso la definizione degli StatiLimite (SL). La OPCM 3274 (2003), modificatacon la OPCM 3431 (2005), prescrisse che tuttigli elementi costruttivi senza funzione strutturale,il cui danneggiamento poteva provocare dannia persone, fossero verificati per l’azione sismicacorrispondente allo SL, insieme alle loro connes-sioni con la struttura. Essa fornì la seguenteespressione per il calcolo della forza sismica daapplicare agli ENS:

(1)

dove Wa è il peso dell’elemento, γa è il fattore diimportanza (variabile da 1.0 a 1.4) e qa il fat-tore di struttura, pari ad 2.0 per gli elementi ditamponatura.Il coefficiente sismico Sa veniva calcolato attra-verso la seguente espressione:

(2)

dove, per ciascuno stato limite considerato, α è ilrapporto tra l’accelerazione di ancoraggio dellospettro ag su sottosuolo di categoria A (ag) e l’ac-celerazione di gravità g, S è il coefficiente chetiene conto della amplificazioni dovute agli effettistratigrafici e topografici del sito, Ta e T1 sono,rispettivamente, il periodo fondamentale del-l’ENS e della struttura, H è l’altezza della strut-tura e Z la quota del baricentro dell’elementonon strutturale rispetto al piano di fondazione.Per le tamponature tale prescrizione mirava adevitare l’espulsione dalla sede in cui erano messein opera verificandone la stabilità in presenzadell’azione Fa applicata in direzione ortogonaleal piano della tamponatura stessa.La verifica in condizioni di esercizio (Stato Limite 53

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di Danno, SLD) doveva garantire che, in conse-guenza di eventi sismici con probabilità dioccorrenza più elevata, non si verificasserodanni gravi alle tamponature ed interruzionid’uso ad essi conseguenti. Questa prescrizionemirava a contenere il danneggiamento perazioni dirette nel piano delle tamponature e laverifica era ritenuta soddisfatta quando gli spo-stamenti interpiano erano inferiori ai valorilimite prescritti, funzione della tipologia costrut-tiva. In particolare, per tamponature rigida-mente collegate alla struttura ed in grado diinterferire con la deformabilità della stessa deverisultare che:

(3)

dove dr è lo spostamento di progetto e h l’al-tezza interpiano.La norma prevedeva anche requisiti addizionaliper la limitazione del danneggiamento: nellezone con maggiore livello di sismicità era pre-scritto che venissero adottate misure atte ad evi-tare collassi fragili e prematuri dei pannelli ditamponatura e la possibile espulsione in dire-zione perpendicolare al piano del pannello. Taliprestazioni potevano essere ottenute con l’inseri-mento di leggere reti da intonaco sui due lati dellamuratura, collegate tra loro a distanza non supe-riore a 500 mm sia in direzione orizzontale sia indirezione verticale, ovvero con l’inserimento dielementi di armatura orizzontale nei letti di malta,a distanza non superiore a 500 mm.Simili prescrizioni sono riportate nelle attualinorme tecniche NTC2008, in cui vengono con-siderati quattro SL riferiti alle diverse prestazioniattese dalle strutture sottoposte ad azioni sismi-che, ossia SL di Operatività (SLO) e SL di Danno(SLD) per il controllo degli SL di Esercizio, SL disalvaguardia della Vita (SLV) e SL di Collasso(SLC) per il controllo degli SL Ultimi.

Per gli ENS la norma prescrive verifiche sia nellecondizioni di esercizio che in quelle ultime. Incondizioni di SLV le tamponature non devonoavere un collasso fragile e deve essere evitatal’espulsione dei pannelli dalla maglia strutturalein cui sono inseriti. A tale scopo è necessarioverificare la stabilità dei pannelli per azioniortogonali al proprio piano quando sottopostiad una forza calcolata con espressioni analo-ghe a quelle (1) e (2) a meno del fattore diimportanza γa, il cui ruolo viene portato in contoassumendo direttamente opportuni valori delperiodo di ritorno TR dell’evento di verifica.Per lo SLD si deve verificare che l’azione sismicadi progetto non produca agli ENS danni tali darendere la costruzione temporaneamente inagi-bile. Come già detto in precedenza, per tampo-nature rigidamente collegate alla struttura ed ingrado di interferire con la deformabilità dellastessa, tale verifica è condotta attraverso l’e-spressione (3). Ancora, per strutture il cui usopreveda affollamenti significativi e che abbianofunzioni pubbliche o strategiche (classi d’uso IIIe IV), le norme prevedono che gli ENS sotto l’a-zione sismica di progetto per lo SLO non sub-iscano danni tali da rendere temporaneamentenon operativa la costruzione. Le verifiche sieffettuano come per lo SLD, ma considerandovalori limite dello spostamento interpiano drridotti a 2/3.Con riferimento agli edifici esistenti va infinericordato che, a seguito del terremoto dell’A-bruzzo 2009, il Dipartimento della ProtezioneCivile ha predisposto le “Linee guida per la ridu-zione della vulnerabilità degli elementi non strut-turali, arredi ed impianti” (DPC, 2009) e le“Linee guida per il rafforzamento di elementistrutturali, tamponature e partizioni” (DPC-ReLUIS, 2009). In tali linee guida vengono for-niti idonei suggerimenti progettuali ed esecutiviper riparare e ridurre la vulnerabilità degli ENS.

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Progettazione Sismica

3. Tipologie e pratiche costruttive delletamponature e delle tramezzatureNella corrente pratica edilizia aquilana e, piùin generale, italiana le tamponature nelle strut-ture intelaiate sono state concepite come ele-menti di chiusura della maglia strutturale il cuidimensionamento è finalizzato solo al conse-guimento delle prestazioni di isolamento ter-mico ed acustico richieste (funzione non struttu-rale). Tuttavia nel passato, come descritto nelparagrafo 2, in alcuni casi ad esse venivaespressamente richiesta una funzione di contro-ventamento al fine di ridurre la deformabilità

delle strutture intelaiate (funzione strutturale).Pertanto le tamponature per strutture intelaiatedegli anni ‘30-’40 furono realizzate con pareti“monostrato” di mattoni o blocchi di pietranaturale o artificiale (Fig. 1a); in alternativafurono utilizzate murature listate realizzate conpietra spezzata e corsi orizzontali di mattoni ofasce continue di cemento. Lo spessore general-mente variava tra 30 e 60 cm.Dagli anni ‘50 in poi la tamponatura mono-strato è caduta in disuso a vantaggio dellepareti a più strati o “composite” in grado digarantire un maggior isolamento termico. Il

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sistema maggiormente diffuso di tamponaturacomposita è la muratura doppia, detta anche “acassa vuota”, composta da una parete esternapiù spessa e robusta ed una parete interna piùsottile e leggera, separate da una camera d’ariaper uno spessore complessivo di 25-30 cm. Lafodera esterna veniva usualmente realizzata inlaterizio pieno/semipieno (Fig. 1b) ovveroforato (Fig. 1c) con spessore 12 cm, ma a voltevenivano usati anche blocchi di calcestruzzoalleggerito o tufo. Per il paramento interno eralargamente diffuso l’utilizzo di laterizi forati dis-posti a coltello, usualmente con spessore 8 cm.L’intercapedine, dello spessore di 5-10 cm, erageneralmente vuota. A partire dagli anni ‘70, aseguito delle prime leggi sul risparmio energe-tico, entro l’intercapedine veniva inserito unpannello di materiale isolante (es. lana di vetro,lana di roccia), ovvero essa veniva completa-mente riempita con vermiculite o poliuretano.Le superfici a vista dei due paramenti venivanoin genere rivestite da uno spessore di pochi cen-timetri di intonaco e pittura; a volte il paramentoesterno veniva rivestito con vari materiali (lastredi pietra, piastrelle di ceramica, ecc) aventi fun-zioni decorative e di impermeabilizzazione,solidarizzati alla tamponatura attraverso malta

di cemento o ganci metallici.In considerazione della minore manutenzionerichiesta rispetto ai rivestimenti di intonaco e pit-tura e della maggiore quantità di soluzioniarchitettoniche disponibili, attualmente hannoampia diffusione le tamponature “a faccia vista”dove il paramento esterno è costituito da mattonisemipieni ad una o due teste (Fig. 1d).Di largo impiego sono anche le tamponaturerealizzate con pareti monostrato di blocchialveolari ad alta capacità termo-isolante il cuispessore, unitamente all’intonaco di rivestimento,è in genere variabile intorno ai 25-30 cm.Per capannoni industriali, ovvero edifici congrandi luci, le tamponature sono realizzate conmoduli prefabbricati realizzati con calcestruzzileggeri (aerati, alveolari, di pomice, ecc) o conlaterizi. I moduli vengono solidarizzati tra loroattraverso incastri o profili metallici opportuna-mente sagomati e vincolati agli elementi dellastruttura portante attraverso grappe metalliche.Le pareti divisorie (tramezzi) sono state general-mente realizzate con mattoni forati posti a col-tello o con mattoni pieni/semipieni ad una testa,il cui spessore, considerando anche l’intonaco dicalce o gesso, è variabile tra 10 e 15 cm. Per lasemplicità della posa in opera e per la legge- 55

Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a.

Fig. 1Tipologie di tamponaturamaggiormente diffuse inItalia e nelle aree aquilanecolpite dal sisma del 2009.

1) intonaco esterno; 2) due teste di mattoni pieni osemipieni; 3) intonaco esterno.

1) intonaco esterno; 2) mattoni pieni o semipieni aduna testa; 3) rinzaffo; 4) camera d’aria; 5) elementiforati di sp. 8 cm; 6) intonaco interno.

1) intonaco esterno; 2) elementi forati di sp. 12 cm;3) rinzaffo; 4) isolante; 5) elementi forati; 6) into-naco interno.

1) elementi semipieni a faccia vista; 2) rinzaffo; 3)isolante; 4) elemento forato; 5) intonaco interno.

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rezza dei materiali componenti larga diffusionehanno attualmente anche le parete divisoriesemi-prefabbricate costituite da moduli di lateri-zio pre-intonacati o lastre di gesso e/o cartonesorrette da intelaiature metalliche.Negli edifici residenziali le tamponature sonogeneralmente collocate per l’intero spessoreall’interno dei reticoli strutturali perimetrali ed incontatto con gli elementi principali, a realizzarepannelli di lunghezza 4-5 m e altezza 3 m. Tut-tavia in diversi casi, come rilevato nei territori

aquilani colpiti dal sisma del 2009, il para-mento esterno è posto su una soletta della travedi piano in modo da rivestire interamente i pila-stri (Fig. 2a). In altri casi il paramento rivestecompletamente l’involucro edilizio senza interru-zioni (Fig. 2b). Tali soluzioni costruttive, dettatedall’esigenza di ridurre i ponti termici in corri-spondenza delle travi e dei pilastri, hannoaumentato notevolmente la vulnerabilità delletamponature, in particolare per le azioni fuoridal piano.

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Progettazione Sismica

Fig. 2aParamento esterno dellatamponatura collocate susolette esterne al reticolo

strutturale.

Fig. 2bParamento esterno dellatamponatura realizzato

all’esterno della struttura edesteso per tutta l’altezza.

4. Analisi del danneggiamento negli ENSa seguito del terremoto dell’Abruzzo2009Nel presente paragrafo, sulla base dei meccani-smi di danno osservati più frequentemente neiterritori aquilani colpiti dal sisma del 2009, èstato analizzato il comportamento degli ENScon particolare riferimento alle tamponature ealle tramezzature nelle strutture in c.a.Il danneggiamento è stato classificato per azionidirette nel piano e fuori del piano dei pannelli.

4.1 Azioni nel pianoIl danneggiamento nel piano delle tamponature,prodotto dallo spostamento di interpiano a cia-scun livello, è causato dall’interazione con glielementi resistenti principali, travi e pilastri,dotati di una maggiore capacità deformativarispetto a quella dei pannelli.In considerazione delle loro caratteristiche geo-metriche, le tamponature offrono per azioni nelpiano la massima resistenza disponibile, peraltroconsentendo, attraverso il loro danneggiamento,di dissipare una notevole quantità dell’energiaprodotta dallo scuotimento sismico. I meccanismidi danno/collasso per azioni dirette nel pianopossono essere schematizzati come di seguito(Circ. Min. 65, 1997, Biondi et al., 2000):1. per distacco dal reticolo strutturale;

2. per scorrimento orizzontale lungo i giunti dimalta;

3. per trazione lungo le diagonali del pannello;4. per schiacciamento agli angoli del pannello.In figura 3a è mostrato un esempio di danno conlesioni lungo il perimetro del pannello murarioprovocato dal distacco della tamponatura dalreticolo strutturale: esse sono prodotte dalle defor-mazioni del reticolo strutturale per azioni direttenel piano che possono determinare il supera-mento della tensione di adesione della malta incorrispondenza delle sezioni perimetrali del pan-nello a contatto con gli elementi strutturali. Va evi-denziato che tale danneggiamento determina unsignificativo degrado dei vincoli perimetrali la cuiefficienza condiziona notevolmente il comporta-mento per azioni fuori dal piano.La foto in figura 3b mostra un esempio di dan-neggiamento con lesioni parallele ai letti dimalta provocate dal raggiungimento delle ten-sioni di rottura per scorrimento nella malta o diaderenza tra mattone e malta. Tale tipo di dan-neggiamento dà luogo ad un comportamentopoco favorevole in quanto mobilita i meccanismidi minore resistenza del pannello. Un esempiodi danneggiamento con lesioni diagonali deipannelli murari è riportato in figura 3c: il pan-nello di tamponatura realizzato all’interno di unreticolo strutturale si oppone agli spostamenti

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interpiano indotti dalle forze sismiche attraversoun meccanismo resistente che può essere sche-matizzato con una biella congiungente i duenodi posti lungo la diagonale. Quando la biellaè sollecitata a compressione, in direzione orto-gonale all’asse si innescano tensioni di trazioneche possono comportare l’apertura di lesionicon andamento diagonale.Agli angoli dei pannelli, nelle sezioni di contattocon gli elementi principali, può verificarsi la crisiper schiacciamento (Fig. 3d) dovuta al raggiun-gimento della tensione massima a compressionedella muratura. Tale meccanismo di danneggia-mento in genere si realizza in presenza di pan-nelli piuttosto deformabili o pilastri molto rigidipoiché in tali casi l’area di contatto tra i due ele-menti tende a diminuire, come si ricava adesempio adottando la classica formula di (Main-stone, 1974) che fornisce la larghezza bw dellabiella equivalente compressa con cui viene sti-mata la capacità resistente ed irrigidente di tam-ponature in laterizio:

(4)

con hw = altezza del pannello, spessore tw =spessore del pannello, dw = lunghezza del pun-tone, θ = inclinazione del puntone rispetto all’o-rizzontale, Ew = modulo elastico a compressionedella muratura valutato in direzione verticale, Ec= modulo elastico del calcestruzzo e Ip = inerziadei pilastri.Come prevedibile, in virtù dei maggiori valori

attesi di drift, le situazioni di danneggiamentodescritte sono state maggiormente osservate aipiani inferiori delle strutture.

4.2 Azioni fuori dal pianoIl collasso per azioni dirette fuori dal piano è unmeccanismo di tipo fragile che mobilita la piùbassa resistenza disponibile del pannello mura-rio. Inoltre, provocando l’espulsione della tam-ponatura dalla sua sede, determina la condi-zione di maggior pericolo per l’incolumità dellepersone.Il comportamento di un pannello murario perazioni fuori dal proprio piano è principalmentegovernato dal grado di collegamento presentecon gli elementi principali adiacenti. In partico-lare possono realizzarsi due diversi meccanismidi collasso:1. per ribaltamento con moto di corpo rigido;2. per instabilità laterale o rottura per flessione.Il primo meccanismo si attiva in presenza di unadebole o inefficace adesione delle sezioni supe-riori e laterali del pannello con gli elementi deltelaio. Il pannello, sottoposto alle forze di inerziaattivate dall’accelerazione sismica, subisce unribaltamento con moto di corpo rigido che locoinvolge interamente o parzialmente. L’attiva-zione di tale meccanismo è fortemente favoritadall’eventuale danneggiamento per azioni nelpiano che possono provocare il distacco del pan-nello dal reticolo strutturale e il conseguentedegrado delle condizioni di vincolo. Inoltre, lospostamento interpiano in direzione ortogonale 57

Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a.

Fig. 3aDanneggiamento per azioninel piano: distacco dellatamponatura dal reticolostrutturale.

Fig. 3bDanneggiamento per azioninel piano: scorrimentoorizzontale lungo i letti dimalta del paramentoesterno.

Fig. 3cDanneggiamento per azioninel piano: lesioni diagonalia taglio lungo il pannello.

Fig. 3dDanneggiamento per azioninel piano: lesioni diagonali(primo piano) e perschiacciamento agli angolidel pannello (piano terra).

Page 8: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

al piano delle tamponature favorisce la perditadi stabilità e l’espulsione fuori dal piano. Nelleimmagini seguenti sono riportati alcuni esempi dicollasso delle tamponature per azioni fuori dalpiano: in particolare la figura 4a mostra un inci-piente ribaltamento del pannello verso l’esterno,mentre, nella figura 4b, il paramento esterno èstato espulso dalla sede di alloggiamento equello interno ha subito un evidente moto dicorpo rigido con rotazione verso l’interno.In presenza di un vincolo efficace lungo il peri-metro il pannello di tamponatura risponde alleazioni dirette fuori dal proprio piano con un fun-zionamento a piastra. Nella fase post-fessura-tiva, per ciascuna delle direzioni principali,entro lo spessore del pannello si attiva un mec-canismo resistente “ad arco” con la formazionedi tre cerniere a sviluppo lineare collocate alleestremità del pannello ed a circa metà della suaaltezza. La direzione lungo la quale si potràattendere la formazione di tale meccanismo èfunzione del rapporto tra lo spessore e le dimen-

sioni del pannello: in particolare gli assi dellecerniere saranno disposti lungo la dimensionemaggiore e, pertanto, in un pannello di lun-ghezza L e altezza H, gli assi delle cerniereavranno sviluppo orizzontale se L > H e, al con-trario, lungo la verticale se L < H. Nella figura4c sono riportati due esempi di danneggia-mento con formazione di cerniere ad asse verti-cale dei paramenti interni delle tamponature.In molti casi il collasso è stato favorito dall’inef-ficace vincolo realizzato per le tamponatureposte sulle solette aggettanti dalle travi di pianoe di dimensioni pari allo spessore dei pannelli.Le tamponature rivestono pilastri e pertantosono confinate solo in testa ed alla base (Fig. 5).In alcuni casi l’espulsione delle tamponature èstata favorita dalla presenza di elementi piuttostopesanti, come insegne o tabelle, solidarizzati aipannelli. In figura 6 viene mostrato il caso dell’O-spedale San Salvatore de L’Aquila dove, sullaparete sovrastante l’ingresso del pronto soccorso,era presente una grande insegna luminosa (Fig.58

Progettazione Sismica

Fig. 4aDanneggiamento per azioni

fuori dal piano: collassoincipiente per ribaltamento

del pannello ditamponatura.

Fig. 4bDanneggiamento per azionifuori dal piano: espulsionedel paramento esterno eincipiente collasso per

ribaltamento del paramentointerno.

Fig. 4cDanneggiamento per azionifuori dal piano: esempi diespulsione del paramento

esterno e collasso performazione della “cernieraverticale” nel paramento

interno.

Fig. 5Esempi di collasso di

tamponature con paramentoesterno collocato al di fuori

del reticolo strutturale.

Page 9: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

6a). In occasione del sisma la massa dell’insegnaha incrementato le azioni agenti sul pannellofavorendone l’espulsione all’esterno con la conse-guente ostruzione delle vie di accesso ai locali delpronto soccorso (Fig. 6b). È importante, inoltre,evidenziare che il pannello copriva una superficiedi notevoli dimensioni senza un efficace collega-mento alla struttura principale: infatti esso erastato collocato in posizione esterna rispetto aglielementi verticali e vincolato solo in testa e allabase dalle travi di piano (Fig. 6c).Numerosi casi di danneggiamento sono statiosservati anche sulle tramezzature. Alcuni

esempi sono riportati in figura 7 relativi a strut-ture pubbliche de L’Aquila. In esse si riconoscecome in presenza di tramezzi con altezze e lun-ghezze rilevanti senza un’efficace struttura divincolo si siano manifestati danni molto gravi edestesi. A causa di tale danneggiamento le strut-ture sono diventate inagibili con pesanti conse-guenze sulla comunità in termini di ripresa dellenormali condizioni di vita dopo l’evento. Vaperaltro rilevato che tali danni avrebbero potutocomportare gravi effetti sulle persone se tali strut-ture pubbliche, data l’ora in cui si è verificato ilsisma, non fossero state completamente vuote.

59

Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a.

Fig. 6aFacciata dell’Ospedale sanSalvatore de L’Aquila primadel sisma del 6 aprile2009.

Fig. 6bFacciata dell’Ospedale SanSalvatore dopo il sisma del6 aprile 2009.

Fig. 6cParticolare degli elementi disostegno della tamponatura.

Fig. 7Collassi di partizioni internerealizzate con blocchi dilaterizio (a) e pannelli digesso (b).

a b

5. Un esempio applicativo per l’analisidi meccanismi di collasso fuori dal pianoAl fine di valutare le prestazioni di pannelli di tam-ponatura sottoposti ad azioni fuori dal piano sonostate svolte alcune analisi numeriche confrontandole capacità ottenute considerando i due diversimeccanismi resistenti per azioni fuori dal pianodescritti al paragrafo 4 con le azioni calcolate con

le espressioni (1) e (2) riportate nelle NTC-08.Le analisi hanno riguardato i pannelli di tampo-natura di una struttura intelaiata in c.a. di quat-tro piani (periodo fondamentale T1 = 0.7 sec)aventi lunghezza L = 4.5 m ed altezza H = 2.65m, realizzati in laterizio forato (peso di volumeγ = 8.0 kN/m3) e considerando diversi valoridello spessore t (12, 18, 24 e 30 cm).

Page 10: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

Le norme italiane NTC-08 – così come le normeeuropee EC8-1 – non forniscono modelli di capa-cità per la valutazione della sicurezza. Pertantonelle analisi sono stati assunti due diversi mecca-nismi resistenti rappresentativi delle due possibilicondizioni limite di funzionamento. In particolareil modello 1 rappresenta il comportamento di unpannello di tamponatura dotato di un inefficacevincolo in testa e laterale e che pertanto può rag-giungere il collasso per ribaltamento con moto dacorpo rigido (Fig. 8a). Il modello 2 rappresenta ilcomportamento di un pannello efficacemente vin-colato lungo il perimetro in grado di attivare unmeccanismo resistente “ad arco” entro lo spessorecon puntoni compressi tra tre cerniere, due postealle estremità ed una a metà altezza (Fig. 8b).La forza sismica orizzontale è stata applicata nelbaricentro dei pannelli posti a quote Z variabilida 1.5 m (primo livello) a 10.5 m (quarto livello)ed è stata valutata in funzione del periodo fon-damentale del pannello Ta, determinato in basealle sue caratteristiche geometriche ed al gradodi vincolo dei due modelli considerati.La capacità del modello 2 è stata valutata attra-verso l’espressione semplificata contenuta nellanorma europea EC6 (CEN, 1998) relativa astrutture in muratura sottoposte ad azioni fuoridal piano, di seguito riportata:

(5)

dove qlat è la capacità per unità di superficie e fuè la tensione di rottura a compressione della tam-ponatura, assunta nelle analisi pari a 2 N/mm2,valore medio rappresentativo di murature conblocchi disposti con fori in orizzontale (Colan-gelo, 2004). È importante evidenziare che l’e-spressione (4) applicata ai pannelli considerati

fornisce valori di capacità simili a quelli che sideterminano con l’espressione analitica utiliz-zata in (Beconcini, 1997, Modena et al., 2005),la quale ben riproduce i risultati sperimentali.La verifica di sicurezza per lo SLV è stata effet-tuata, per il modello 1, confrontando il momentodella forza stabilizzante (forza peso del pannelloN per il braccio interno t/2) con quello dellaforza ribaltante (forza sismica Fa posta a H/2dalla base). Per il modello 2 la verifica di sicu-rezza è stata effettuata confrontando la capacità(qlat x L x H) con la forza sismica agente Fa.Nelle figure 9a-9h sono riportati i valori delcoefficiente di sicurezza SF valutati, per ciascunmodello di capacità considerato, al variare dellasnellezza s = H/t (variabile da 8.8 a 22.1) e delvalore dell’accelerazione al suolo ag nell’inter-vallo 0.05 g - 0.35 g. Le azioni sismiche sonostate valutate considerando i valori convenzio-nali di accelerazione al suolo ag che venivano inprecedenza attribuiti alle quattro Zone Sismichein assenza di effetti di amplificazione stratigra-fica e topografica (categoria di sottosuolo A eterreno pianeggiante T1).Emergono valori del tutto differenti di SF in fun-zione del modello di calcolo adottato e, in misuraminore, del livello cui è riferita la verifica (si notiche i valori di SF riportati nei grafici relativi almodello 2 vanno moltiplicati per 100). In parti-colare con il modello 1 (pannello privo di con-nessione alla maglia strutturale) la verifica disicurezza è sempre non soddisfatta (SF < 1) perintensità dell’accelerazione al suolo ag > 0.15 g.SF è maggiore dell’unità solo per i valori più pic-coli di snellezza (s = 8.8-11.0) e per bassi valoridelle accelerazioni al suolo (ag < 0.15 g). Alcontrario, considerando il modello 2, le verifichedi sicurezze sono sempre soddisfatte con valori60

Progettazione Sismica

Fig. 8aMeccanismo di ribaltamentocon moto da corpo rigido e

cerniera al piede delpannello (modello 1).

Fig. 8bFunzionamento resistente

“ad arco” con meccanismodi collasso con tre cerniere

(modello 2).

Page 11: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

61

Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a.

Fig. 9Coefficienti di sicurezza SFper tamponature collocate adiversi piani al variaredell’azione sismica ag,valutati con il modello 1(Figg. (a), (c), (e), (g)) e conil modello 2 (Figg. (b), (d),(f), (h)) per differenti valoridella snellezza s=H/t.

Page 12: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

62

Progettazione Sismica

di SF circa 100 volte maggiori rispetto al modello1. È tuttavia necessario evidenziare che l’espres-sione utilizzata per determinare la capacità delmodello 2 non tiene in conto dell’eventuale dan-neggiamento prodotto dalla contemporaneaazione diretta nel piano: tale danneggiamentoproduce un rapido degrado del collegamentodella tamponatura con il reticolo strutturale chenon consentirebbe lo sviluppo di un meccanismoda modello 2. Infatti, come emerso dai rilievieffettuati dopo il sisma 2009, il collasso delletamponature si è maggiormente evidenziato aipiani più bassi delle strutture (Fig. 10) dove, acausa dei maggiori valori di drift, dunque del piùprobabile danno per azioni nel piano, il com-portamento del pannello è più vicino a quantoprevisto nel modello 1. Di contro ai piani più alti,in considerazione del minore valore del drift, leconnessioni del pannello subiscono un ridotto otrascurabile danneggiamento per azioni nelpiano e pertanto il meccanismo resistente puòessere assimilato al modello 2.Al fine di determinare la dimensione minima checonsente di soddisfare le verifiche di sicurezza inpresenza di un comportamento da modello 1,nella tabella 1 sono riportati i valori limite dellasnellezza smin (ossia calcolati assumendo SF = 1)al variare dell’accelerazione al suolo ag, valutati

per i primi tre livelli della struttura in esame, doveè più probabile che, a causa dell’eventualedanno per azioni nel piano, si possa realizzareuna condizione da modello 1. Il caso esaminatopuò essere considerato rappresentativo di tipichestrutture intelaiate in c.a. di media altezza.I valori di slim decrescono da circa 30 (pannelliposti al primo livello e sottoposti ad azionesismica ag = 0.05 g) a circa 3 (pannelli collocatial terzo livello ed ag = 0.35 g). I risultatimostrano che già per valori di ag > 0.15 gsarebbero necessari spessori di notevoli dimen-sioni, tali da essere non realizzabili nella pra-tica. Ad esempio, lo spessore di un pannello ditamponatura collocato al terzo livello di unastruttura collocata a L’Aquila (ag = 0.261 g perlo SLV, TR = 475 anni) necessario per ottenere SF= 1 dovrebbe essere circa 70 cm.Va però rilevato che il meccanismo previsto nelmodello 1 fornisce valori limite inferiori dellacapacità. In realtà una forza, seppur di modestaentità, all’interfaccia pannello-reticolo struttu-rale, sarà in genere presente in modo da fornireun contributo non trascurabile per stabilizzare ilpannello. D’altra parte l’entità delle forze che sipotrebbero scambiare all’interfaccia sarebbeaffetta da grande incertezza e comunque di dif-ficile valutazione. Il valore di tali forze risulte-

Tabella 1 - Valori limite della snellezza slim (=H/t) per azioni fuori dal piano al variare dell’accelerazione alsuolo valutati per tamponature poste ai primi tre livelli di tipiche strutture intelaiate in c.a.

Accelerazione al suolo ag

Livello 0.05 g 0.15 g 0.25 g 0.35 g

1° 31 10.5 6.1 4.4

2° 24 7.8 4.7 3.4

3° 19 6.4 3.8 2.7

Fig. 10Esempi di danneggiamentodi tamponature collocate ai

primi livelli di struttureintelaiate in c.a.

Page 13: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

rebbe fortemente dipendente dalle modalitàcostruttive originarie nonché dall’eventualegrado di danneggiamento per azioni nel piano.A tal fine ulteriori studi sono attualmente incorso per poter stimare, in modo sufficiente-

mente semplice ed affidabile, l’entità delle forzedi interazione.Al contrario, il meccanismo previsto nel modello2 fornisce valori limite superiori della capacitàdel pannello.

63

Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a.

Fig. 11Inserimento di un elementosecondario in c.a. oacciaio entro lo spessoredella tamponatura di edificinuovi per evitare ilribaltamento per azioni fuoridal piano (riduzione dellasnellezza).

6. Suggerimenti progettuali e costruttiviI risultati ottenuti al paragrafo precedente evi-denziano chiaramente la necessità di adottarescelte progettuali e costruttive, sia nella realizza-zione di edifici nuovi che nell’adeguamento diedifici esistenti in c.a., che impediscano o limi-tino fortemente la possibilità che possano svilup-parsi meccanismi di collasso per azioni fuori dalpiano schematizzabili con il modello 1.Tale meccanismo caratterizza la risposta di pan-nelli di tamponatura con un inefficace collega-mento agli elementi principali dovuto essenzial-mente a: i) pratiche costruttive non corrette, ii)cattiva esecuzione del collegamento, iii) even-tuale danneggiamento per azioni nel piano.In particolare, l’esame dei danni verificatisi aL’Aquila ha mostrato che la realizzazione di unparamento in posizione esterna al reticolo strut-turale (parzialmente o totalmente), ovvero la suacollocazione su solette aggettanti dalle travi dipiano, determina un’elevata vulnerabilità delletamponature e pertanto dovrebbe essere evitata.Le tamponature devono essere sempre confinateentro gli elementi principali sia verticali sia oriz-zontali ed a contatto con essi per l’intero spes-sore dei pannelli. Inoltre, in presenza di pareticon snellezza elevata, potrebbe risultare neces-sario l’inserimento di elementi secondari realiz-zati entro lo spessore della tamponatura perlimitare la possibilità di ribaltamento per azionifuori dal piano (Fig. 11). Tali elementi, realizzati

in c.a. ovvero con sezioni di acciaio di piccoledimensioni, in modo da non interferire in modosignificativo con la risposta locale degli elementistrutturali adiacenti e con quella globale dellastruttura, possono essere agevolmente messi inopera nel caso di edifici nuovi in modo da con-tenere il valore della snellezza entro i limiti slimriportati in tabella 1.Per i pannelli multi-strato (es. tamponature acassa vuota) la riduzione della snellezza puòessere ottenuta anche attraverso un efficace col-legamento trasversale tra i paramenti mediantediatoni opportunamente diffusi entro la parete inmodo da solidarizzare efficacemente i dueparamenti, interno ed esterno. Tale soluzionepotrebbe essere utilizzata anche per ridurre lavulnerabilità delle tamponature esistenti, comesuggerito anche in (DPC-ReLUIS, 2009): i dia-toni potrebbero essere realizzati applicandoelementi di laterizio pieno all’interno di fori rea-lizzati all’interno di ciascuno dei paramenti(soluzione con fori passanti) ovvero realizzandoil solo foro in uno dei due paramenti e assicu-rando il collegamento attraverso reti di mate-riale fibro-rinforzato poste in adesione all’altroparamento (soluzione con fori non passanti).L’esecuzione a regola d’arte delle parti perime-trali dei pannelli con inzeppature e giunti dimalta continui appare fondamentale per garan-tire una efficace connessione delle tamponatureal reticolo strutturale in grado di ridurne la vul-

Page 14: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

nerabilità per azioni fuori dal piano.Inoltre, al fine di migliorare il collegamento congli elementi strutturali, in corrispondenza delperimetro dei pannelli potrebbero essere appli-cate fasce di rete di materiale fibro-rinforzato(es. fibre di vetro) poste sulle due facce e colle-gate tra loro (Fig. 12) in grado di resistere aglisforzi prodotti dalle deformazioni degli elementiadiacenti. Tale soluzione, descritta in (DPC-ReLUIS, 2009) come intervento di riparazione,può essere suggerita anche per ridurre la vulne-rabilità sia delle tamponature di edifici esistentiche di nuova realizzazione, in particolare inpresenza di aperture le quali limitano l’ado-zione di altre soluzioni.Le prestazioni delle tamponature, sia per azioninel piano sia fuori dal piano, possono esserenotevolmente migliorate, come mostrato dairisultati sperimentali ottenuti da Calvi e Bolo-gnini (2001), attraverso l’inserimento di barremetalliche di piccolo diametro disposte nei letti

di malta, oppure con l’applicazione di leggerereti metalliche o di materiale fibro-rinforzatoposte su entrambe le superfici della tamponatu-raall’interno dello spessore di intonaco (Fig. 13).In particolare quest’ultima soluzione – applica-bile anche alle tamponature di edifici esistenti -se realizzata in modo da determinare una effi-cace connessione agli elementi principali,potrebbe svolgere anche le funzioni di “rete ditenuta” in grado di evitare l’espulsione all’e-sterno del pannello o di parti di esso.Infine, è opportuno evidenziare che gli effettidovuti alle azioni nel piano delle tamponaturesono prodotti dagli spostamento interpiano che,in particolare per strutture molto deformabili,possono risultare molto elevati e non compatibilicon le limitate capacità deformative delle tampo-nature e dei loro collegamenti. Questa possibilitàinduce a considerare con grande attenzione, nel-l’impostare, progettare e verificare la struttura,l’obiettivo di conseguire una adeguata rigidezza64

Progettazione Sismica

Fig. 13Inserimento di leggere retimetalliche o di materiale

fibro-rinforzato peraumentare la resistenza

delle tamponature nel pianoe fuori dal piano e per

evitare l’espulsioneall’esterno del pannello

danneggiato o di parti diesso.

Fig. 12Intervento per migliorare la

connessione tra latamponatura e il reticolostrutturale, esteso a tutto ilperimetro di contatto in

caso di nuova realizzazioneo rafforzamento

dell’esistente oppure allaparte danneggiate in caso

di riparazione.

Page 15: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

laterale. In termini di verifica, qualora si volesselimitare drasticamente la possibilità di danneg-giamento delle tamponature, si potrebbero con-trollare i limiti di deformabilità prescritti dalleNTC-08 per lo SLD (espressione (3)) anche nelleverifiche dello SLV. Ciò consentirebbe di garan-tire la sostanziale integrità delle tamponature perazioni nel piano anche in presenza delle azionisismiche con periodo di ritorno maggiore. In ter-mini di progettazione, nelle strutture intelaiate in

c.a. tale obiettivo potrebbe richiedere sezionidegli elementi, in particolare quelli verticali, condimensioni maggiori e una diffusa presenza ditravi emergenti. Per gli edifici con altezza elevatapotrebbe risultare necessario adottare un sistemastrutturale con setti o nuclei. Vanno naturalmenteconsiderati gli effetti negativi che possono deri-vare dall’aumento della rigidezza della strutturain termini di incremento delle sollecitazioni suglielementi resistenti.

65

Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli edifici in c.a.

7. ConclusioniNel lavoro sono state inizialmente presentate leprincipali prescrizioni normative contenute nellenorme sismiche italiane, a partire dalla primanormativa del 1909 fino alle attuali NTC-08,relative alla progettazione ed esecuzione ditamponature e tramezzature. In seguito, per letipologie di tamponatura maggiormente presentiin Italia, e nella città de L’Aquila in particolare,è stato analizzato il danneggiamento osservatonelle aree colpite dal sisma 2009 secondo unaclassificazione riferita alla direzione dell’azioneche determina tale danneggiamento, ossia nelpiano e fuori dal piano delle tamponature. L’e-same dei danni ha innanzitutto mostrato chealcune pratiche costruttive, adottate per garan-tire un miglior isolamento termo-acustico, hannodeterminato un’elevata vulnerabilità delle tam-ponature che ha prodotto un diffuso collassofuori dal piano.Sulla base di un esempio applicativo sono statesvolte verifiche di sicurezza per lo SLV secondole attuali normative italiana ed europea, ipotiz-zando tamponature con diverso spessore collo-cate ai diversi livelli di una tipica struttura inte-laiata in c.a. Le analisi sono state eseguite conriferimento a due diversi meccanismi di collassorappresentativi dei limiti estremi del comporta-

mento fuori dal piano delle tamponature. Inassenza di precisi riferimenti normativi le capa-cità relative ai due meccanismi sono state valu-tate attraverso due modelli analitici semplificatiche hanno fornito risultati estremamente diversiindividuando i limiti inferiore (modello 1) esuperiore (modello 2) del campo dei comporta-menti che possono verificarsi. Sulla base di talirisultati e delle prestazioni osservate a L’Aquilasono stati forniti alcuni suggerimenti progettualied esecutivi volti a migliorare le prestazioni delletamponature sia di nuova costruzione che esi-stenti.In conseguenza degli importanti riflessi socialied economici che un diffuso danneggiamento dielementi non strutturali come le tamponaturepuò comportare nelle aree colpite da un terre-moto, appare necessario dedicare ad esseun’attenta progettazione. Il lavoro svolto rappre-senta una prima valutazione delle prestazionidelle tamponature la cui capacità, in particolareper le azioni fuori dal piano, dovrà esseremeglio studiata in futuro per definire modelli piùaccurati e rappresentativi delle situazioni realiche portino in conto l’effettivo grado di connes-sione dei pannelli con gli elementi principali,anche in presenza di un eventuale danneggia-mento per azioni nel piano.

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Page 16: Prestazioni delle tamponature e tramezzature negli

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Progettazione Sismica