58 C I L 1 6 3

Ricerca

Francesca da Porto*Claudio Modena**Guido Magenes***Paolo Morandi****Alfonsina Di Fusco*****

Progetto europeo sulle tamponature antisismiche

INSYSME è l’acronimo di un progetto di ricerca a favore delle associazioni di piccole e medie imprese (SME-AGs) con un budget vicino ai 2,7 milioni di euro, cofinanziato

dalla Commissione Europea per circa 1,8 milioni di euro [1]. Il progetto raggruppa 16 partner rappresentanti di università, asso-ciazioni industriali e piccole e medie imprese provenienti da 7 paesi europei, coordinati dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale dell’Università degli Studi di Padova. Tra i partner coinvolti nel progetto vi sono l’Università di Minho e il CTCV (Centro Tecnologico do Ceramica e do Vidro) in Portogallo, l’Università di Pavia in Italia, l’Università di Kassel in Germania, la Middle East Technical University in Turchia, la Na-tional Technical University of Athens in Grecia. Le Associazioni di piccole e medie imprese partecipanti sono ANDIL in Italia, ZIEGEL in Germania, APICER in Portogallo, TUKDER in Turchia e la TBE (Tiles & Brick Europe) Federazione europea

degli industriali dei laterizi. Le aziende partner operano in diversi settori: la Ruredil Spa produttrice italiana di miscele chimiche e malte; la SDA-Engineering GmbH tedesca attiva nel campo dell’ingegneria strutturale e dello sviluppo software; la Xalkis SA produttore greco di laterizi; la SCI HI Struct Srl società di ingegneria con sede a Timisoara, Romania.

Innovative systems for earthquake resistant masonry enclosures in RC buildings

La Commissione Europea ha finanziato una ricerca a beneficio delle associazioni di PMI finalizzata all’innovazione delle pareti in laterizio, impiegate per involucri esterni, facciate di rivestimento e partizioni interne di edifici a telaio in c.a. Partecipano 7 paesi europei con un totale di 16 partner

INSYSME project aims at developing innovative systems for masonry enclosures, to be used for façades, envelopes and internal partitions of reinforced concrete framed buildings, to derive sound

concepts for their analysis and to develop reliable, simple and effi-cient methods for their design in the everyday engineering practice. masonry enclosure systems have excellent, yet still improvable, per-formance with respect to healthy indoor environment, temperature, noise, moisture, fire and durability. however, they have been con-sidered for long time as non-load-bearing, non-structural elements. in reality, the enclosure walls can play a structural role in the ove-rall seismic behavior of buildings, as proven by recent earthquakes.

hence, it is necessary to reconsider their role, in order to establish reliable analysis and design procedures and to provide background for an update of current structural codes. the adopted approach starts from material and technology development. technical and economical feasibility of the envisaged construction systems will be demonstrated by performing parallel experimental and theoretical studies and will be validated by prototypes construction. the research will offer inno-vative solutions to scientific and technological problems which have a broad-spectrum impact. the experience of sme associations involved in the project, with the aid of all the partners, will ensure that the needs of large communities of smes are met.

KEYWORDS Muratura non strutturale, Comportamento combinato nel piano-fuori piano, Sperimentazione, Modella-zione numerica, Procedure di progettazione

KEYWORDS Masonry infill walls, Combined in-plane/out-of-plane behaviour, Experimental testing, Numerical modelling, Design procedures

1. Diagramma di Pert del progetto INSYSME.

CIL_2015_163_INT@058-064.indd 58 28/05/15 10:55

59 C I L 1 6 3

Il progetto ha l’obiettivo di sviluppare sistemi innovativi per una vasta gamma di tamponature in muratura di laterizio; in considerazione delle loro molteplici prestazioni tecnologiche globali, si intende ottimizzare, in particolare, quelle relative al comportamento in caso di evento sismico. Inoltre, il progetto mira a definire solide regole progettuali al fine di aggiornare e migliorare le attuali norme nazionali ed europee in materia e rendere, così, la progettazione di strutture in c.a. tamponate più semplice e affidabile. Per conseguire queste finalità, la ricerca si articola in due fasi principali con una durata complessiva di 3 anni. Nella prima fase, iniziata nell’ottobre del 2013 e at-tualmente in corso, sono stati ideati e si stanno caratterizzando i nuovi sistemi costruttivi di tamponamento, valutandone la fattibilità tecnica ed economica attraverso prove sperimentali e studi numerici. Nella fase successiva, sulla base dei risultati ottenuti, saranno elaborati i metodi di progettazione per que-sto tipo di sistemi. Le soluzioni proposte saranno convalidate attraverso dimostrazioni pratiche di progettazione e di costru-zione. Le procedure per la valutazione della qualità esecutiva

(attraverso test in sito), software per il design e linee guida per gli utenti finali garantiranno la piena fruibilità delle cono-scenze e delle tecnologie sviluppate. Il programma tecnico è stato organizzato secondo lo schema in figura 1, configurando in tal senso sette specifici pacchetti di lavoro interattivi (WP).

Motivazione del progettoL’utilizzo di pareti di tamponamento in laterizio e, in una certa misura, dei rivestimenti faccia a vista di strutture a telaio in c.a. è ampiamente diffuso in molti Paesi, non solo europei. La muratura in laterizio, infatti, oltre alla semplicità di costruzione, contribuisce in modo significativo alle prestazioni degli edifici in termini di salubrità dell’ambiente, efficienza energetica, isolamento acustico, resistenza al fuoco e durabilità. È noto che i sistemi costruttivi in laterizio, in generale, prevengono spiacevoli fenomeni micro-ambientali che causano problemi di confort, qualità estetica e conservazione. Sulla base di tali presupposti, il costo totale di un edificio con tamponature in laterizio, ovvero il costo iniziale più il costo per la manutenzione, risulta complessivamente ridotto [2].

2. Comportamento delle tamponature nel terremoto di Van del 2011: a) danno nel piano; b) danno parete interna all’edificio in a; c) danno moderato; d) danno combinato di grave entità.

a)

c)

b)

d)

CIL_2015_163_INT@058-064.indd 59 28/05/15 10:55

60 C I L 1 6 3

Le murature non strutturali in laterizio, in particolare quelle robuste, mostrano anche potenziali vantaggi per il raggiun-gimento di una risposta sismica soddisfacente. Tuttavia, l’uso di pareti di tamponamento all’interno di telai in c.a., se non opportunamente regolamentato, può condurre in taluni casi a importanti problemi strutturali. Da notare che sebbene le attuali disposizioni normative forniscono indicazioni proget-tuali per la duttilità e la corretta realizzazione dei dettagli delle membrature strutturali del telaio rispetto le azioni si-smiche, la stessa attenzione non è rivolta alla risoluzione delle possibili criticità che interessano i componenti non strut-turali ed impiantistici (in generale) soggetti alle medesime azioni, con le conseguenze riscontrate in alcuni degli ultimi rovinosi eventi sismici. I terremoti di Loma Prieta (1989) e Northridge (1994) sono esempi della rilevanza, inoltre, dei costi economici associati a danni sui componenti non strut-turali (30 milioni di dollari) verificatisi anche in edifici non compromessi strutturalmente [3]. A Lefkada (Grecia, 2003, Mw = 6.2), dove è crollato solo un edificio in c.a., ci sono stati danni principalmente legati alla fessurazione delle pareti e persone colpite per lo più dalla caduta di elementi costruttivi non strutturali [4]. Nel terremoto del 2009 a L’Aquila (Italia, Mw = 6.3), le strutture in c.a. non hanno subito, mediamente, notevoli crolli, nonostante le severe vibrazioni del terreno; eppure, si sono manifestate rotture piuttosto significative e diffuse degli involucri e delle partizioni interne che hanno comunque determinato la perdita di sicurezza degli edifici [5]. Il terremoto del 2011 a Van (Turchia, Mw = 7.1), invece ha dimostrato la natura altamente variabile del comportamento sismico delle tamponature degli edifici a telaio in c.a., per cui in diversi casi (figg. 2a, b, c) le pareti di tamponamento in late-rizio hanno senza dubbio contribuito in modo considerevole alla resistenza e alla sopravvivenza dell’edificio, mentre in altre situazioni (fig. 2d), le pareti si sono staccate dalla struttura e crollate per effetto di una combinazione di azioni nel piano e fuori piano, con meccanismo di collasso che può quindi rivelarsi comunque pericoloso per gli occupanti. Anche nel più recente (maggio 2012) terremoto in Emilia (Italia, Mw = 6.0), si è avuto qualche esempio di danno nel piano e danno combinato nel piano/fuori piano di tamponamenti e para-menti di rivestimento, imputabile a carenze a livello strutturale legate all’epoca di costruzione (in cui non vigeva la normativa sismica) o anche ad errori in fase progettuale (sbagliata conce-zione strutturale) o di esecuzione. Analoghi stati di danno delle pareti di tamponamento o di rive-stimento, realizzate con tecniche costruttive tipicamente adottate in Italia e in altri Paesi europei ad alta sismicità, sembrerebbero identificarsi anche per gli edifici di nuova costruzione [6]. Ciò indica che le procedure di progettazione sismica per le strut-ture a telaio in c.a. tamponate necessitano di essere migliorate allo scopo di assicurare prestazioni strutturali efficienti e, nel contempo, un’adeguata prevenzione del danneggiamento delle

pareti non strutturali. In questo contesto, la maggior parte dei regolamenti ha riconosciuto che anche gli elementi non strut-turali devono essere progettati per resistere alle azioni sismiche in relazione ai diversi livelli di prestazione, malgrado ciò ancora non esistono valide procedure di progettazione. Nell’attuale pratica progettuale in Europa, riferendosi al di-mensionamento di nuovi edifici, abitualmente le strutture a telaio in c.a. sottoposte ad azioni sismiche sono analizzate utilizzando modelli strutturali elastico-lineari su cui vengono eseguite analisi statiche equivalenti o dinamiche multimodali. Solitamente la progettazione di strutture in c.a. tamponate viene effettuata su modelli globali a telaio nudo, dove i pan-nelli di tamponamento sono considerati solo in termini di masse e carichi verticali. La verifica di sicurezza allo stato li-mite ultimo, secondo l’Eurocodice 8 [7], va svolta in termini di resistenza all’azione sismica separatamente sia sugli elementi strutturali principali, sia localmente su quelli non strutturali, in quanto questi ultimi potrebbero, in caso di collasso, presentare un rischio per gli utenti e per l’integrità della struttura prin-cipale, nonché interrompere l’uso di apparecchiature rilevanti alla funzione specifica dello stesso edificio. È prevista quindi la verifica di resistenza rispetto all’azione sismica di progetto ed è proposta una procedura semplificata per la valutazione della forza orizzontale corrispondente agente sull’elemento non strutturale. Nell’Eurocodice 8 non è fornita, tuttora, al-cuna raccomandazione per il calcolo della corrispondente resistenza delle tamponature. Per di più, i requisiti di limita-zione del danno per edifici con elementi non strutturali sono considerati soddisfatti quando il drift inter-piano indotto non supera in ciascun piano dell’edificio un certo limite, definito esclusivamente in funzione della “duttilità” delle tamponature e della connessione con la struttura, senza un’idonea relazione alla tipologia, alla dimensione e all’effettiva quantità dei muri di tamponamento. Uguali disposizioni sono presenti nella normativa nazionale italiana (Norme tecniche per le costru-

3. Terremoto di Cefalonia, Grecia, 2014: scorrimento a taglio lungo un giunto orizzontale causato dalla presenza di un cordolo orizzontale in c.a. con conseguente rottura delle colonne in c.a.

CIL_2015_163_INT@058-064.indd 60 28/05/15 10:55

61 C I L 1 6 3

zioni, NTC08 [8]) che comunque fornisce minori dettagli ri-guardo alle misure addizionali da seguire proprio per gli edifici in c.a. con tamponature. Per quanto riguarda gli aspetti tecnologici nell’Eurocodice 8 sono menzionate ulteriori indicazioni - talune integrate an-che nella Circolare ministeriale n. 617/09 alle NTC08 - per le tamponature di nuova costruzione, come l’introduzione di reti metalliche leggere fissate alla faccia della parete, elementi

di ancoraggio collegati ai pilastri e inseriti nei letti di malta della muratura o ancora cordoli/cordolature in calcestruzzo che attraversano i pannelli e lo spessore totale della parete. C’è da dire che l‘applicazione di reti metalliche può sollevare dubbi relativi alla durabilità e all’aspetto, in particolare quando si utilizzano materiali tradizionali e, inoltre, la validazione spe-rimentale della sua efficacia è limitata a poche specifiche tipo-logie ed a spessori modesti di tamponatura [9]. Gli ancoraggi fissati alle colonne offrono qualche possibilità di sviluppo, sebbene sia ancora necessario raggiungere ulteriori migliora-menti tecnologici [10]. La soluzione con cordoli/cordolature in calcestruzzo, se applicata in modo consistente, risulta essere costosa e invasiva, e può creare criticità di interazione con gli elementi strutturali del telaio (fig. 3) [11]. Infine, le soluzioni empiriche proposte dall’Eurocodice 8 non sono accompa-gnate da ragionevoli criteri per la progettazione delle tampo-nature e nemmeno da regole per l’uso di connettori in sistemi composti come le pareti di rivestimento. Questo approccio poco chiaro, l’assenza di specifici requisiti prestazionali e validi metodi di progettazione e la mancanza di apposite misure pratiche (anche se accennate dal punto di vista teorico), condiziona l’uso e scoraggia l’avanzamento tec-nologico ed innovativo dei sistemi costruttivi in muratura con funzione di tamponamento. Pertanto, l’evoluzione normativa rivolta al progresso della progettazione sismica di strutture in c.a. tamponate, così come l’introduzione di soluzioni applica-tive, che assicuri soddisfacenti livelli di limitazione del danno e di salvaguardia della vita, è di interesse primario e rappresenta l’obiettivo basilare del progetto di ricerca INSYSME.

Obiettivi e attività principali del progettoI pannelli di tamponamento in laterizio, se distribuiti in ma-niera adeguata e progettati correttamente in chiave antisismica, possono avere effetti positivi sul comportamento dell’intero edificio. Infatti, sono in grado di incrementare la rigidezza della struttura, che si traduce in una riduzione della domanda di spostamento e, nello stesso tempo, di amplificare la capacità dissipativa, apportando un significativo aumento di resistenza al taglio, preservando così il più delle volte l’integrità della strut-tura principale stessa. Si può quindi affermare che nel caso di costruzioni esistenti in c.a., progettate prima dell’entrata in vigore delle vigenti normative antisismiche, danni rilevanti o addirittura il collasso siano da attribuire principalmente ad una inadeguata progettazione o a un’insufficiente cura nei dettagli costruttivi. In altri casi, il danno e il collasso di edifici in c.a. sono da imputare all’impropria o addirittura all’assente valuta-zione dell’effetto dei pannelli di tamponamento sui circostanti elementi strutturali in c.a. Tamponamenti non aderenti alle colonne adiacenti per tutta l’altezza d’interpiano ma che, al contrario, ne lasciano libera una porzione (cosiddetta “colonna tozza”) predispongono la struttura a probabili conseguenze ne-gative in caso di terremoto. Ancora, una disposizione irregolare

4. Sperimentazioni dell’Università di Padova su sistema di rinforzo esterno per tamponamenti in laterizio esistenti (a, b) e sistema in muratura armata per pannelli murari di tamponamento in laterizio (c).

a)

b)

c)

CIL_2015_163_INT@058-064.indd 61 28/05/15 10:56

62 C I L 1 6 3

dei pannelli lungo l’altezza dell’edificio determina una brusca variazione di rigidezza, che può indurre la formazione di un meccanismo di “piano soffice” e una distribuzione asimme-trica in pianta può innescare effetti torsionali che provocano significativi spostamenti nelle colonne in c.a. [12].Durante le azioni accidentali, come i terremoti, se le tampo-nature raggiungono la loro massima resistenza nel piano, a piccoli spostamenti si può associare la comparsa di fessurazioni a taglio. In queste condizioni se non sono stati adottati appro-priati accorgimenti atti a evitare la rottura fragile, per effetto di valori più elevati di deformazione imposta dal telaio, le pareti risultano maggiormente esposte ad un possibile collasso par-ziale. Nei casi di evidente scarsità di collegamenti, poi, la sof-ferenza delle pareti non strutturali ed il loro distacco dal telaio circostante si possono verificare già nelle prime fasi della sol-lecitazione sismica insieme alla totale espulsione fuori dal loro piano. A seguito di alcuni rovinosi terremoti, tali criticità, non opportunamente analizzate e contestualizzate, hanno indotto ad attribuire, in maniera alquanto sproporzionata ed assolu-tamente ingiustificata, proprio alle tamponature un’eccessiva vulnerabilità prescindendo così da una corretta visione d’in-sieme, non tenendo conto quindi delle carenze complessive e delle specificità del rapporto telaio strutturale/tamponature. Il progetto INSYSME troverà soluzioni per superare le dif-ficoltà progettuali e potenziare la funzionalità delle pareti di tamponamento e di rivestimento di strutture a telaio in c.a., riducendone sensibilmente il danneggiamento (in particolare, per le zone ad alta sismicità), e valorizzando al tempo stesso il loro ruolo benefico sul comportamento globale della strut-tura, la cui sicurezza risulta incrementata.

Sviluppo di materiali e tecnologie. Sono numerosi i progetti di ricerca focalizzati sullo sviluppo di tecniche di rinforzo per le tamponature danneggiate negli edifici esistenti, con l’obiettivo di migliorarne il comportamento nel piano e fuori piano (fig. 4a). Sono state ideate svariate tipologie di intervento per l’adeguamento di pannelli mostrato, tra le quali la precompressione, l’incamiciatura e i trattamenti su-perficiali. Sono state proposte applicazioni con materiali in-novativi come i materiali rinforzati con fibre a matrice poli-merica (FRP) o malte rinforzate con fibra d’acciaio (SRG). Allo stato attuale, tutte queste tecniche sono state ormai studiate approfonditamente, tanto da essere introdotte in di-verse linee guida per la riparazione e il rinforzo degli edifici esistenti, ed hanno trovato applicazione nelle riparazioni dei danni provocati proprio da sismi più recenti [13]. Viceversa, lo sviluppo di soluzioni alternative per le pareti di tampo-namento negli edifici di nuova costruzione non ha ricevuto una simile attenzione da parte della ricerca e l’importanza della valutazione del danno dei pannelli di muratura è stata riconosciuta solo negli ultimi anni dalla comunità scienti-fica che si occupa di ingegneria sismica. Sono anche pochi

i brevetti riferiti alla realizzazione di nuovi sistemi di tam-ponamento in muratura. L’obiettivo cardine di INSYSME è dunque lo sviluppo di soluzioni ottimali per sistemi di tamponamento dotati di una resistenza sismica superiore, nel rispetto di materiali e metodologie costruttive locali, in considerazione dei diversi livelli di input sismico dei Paesi coinvolti. Le tipologie costruttive che si stanno indagando implementano gli elementi tradizionali, impiegati secondo nuove metodologie esecutive o con l’ausilio di tecniche di miglioramento innovative (applicazione di rinforzi, connet-tori/ancoraggi, ganci, profili angolari), oppure sono basate su elementi non tradizionali, come ad esempio blocchi in laterizio appositamente sagomati, giunti scorrevoli o defor-mabili, componenti vari, assemblati in conformità a inedite regole progettuali. Anche i modelli costruttivi e gli approcci concettuali verranno rivisti e rielaborati valutando, in parti-colare, le tamponature come: • incluse nel telaio e connesse rigidamente allo stesso (tam-

ponamenti rigidi);• incluse nel telaio e connesse rigidamente, che consentono

alla muratura di deformarsi mediante dispositivi speciali (tamponamenti deformabili);

• incluse nel telaio che consentono spostamenti relativi tra la parete e il telaio stesso (tamponature svincolate).

È importante osservare che le soluzioni da sviluppare do-vranno comunque garantire facilità di costruzione e compe-titività economica, in modo da poter essere messe in commer-cio e trovare vasta applicazione in edilizia.

5. Modalità di collasso fuori piano di pannelli in muratura rinforzati con cordolo in c.a.

a)

b)

CIL_2015_163_INT@058-064.indd 62 28/05/15 10:56

63 C I L 1 6 3

Modellazione della risposta sismica dei telai in c.a. e delle tam-ponature. Il problema dell’interazione telaio-tamponamento, che consiste nella modifica della risposta del telaio nudo da parte delle tamponature, è stato esaminato in molteplici studi e ricerche, come anche la modellazione dell’effetto del tamponamento ai fini della simulazione dell’incremento di rigidezza che lo stesso conferisce al telaio. Il modello delle bielle equivalenti è in grado di riprodurre le varie modalità di rottura nel piano della muratura: schiacciamento al centro o agli angoli, rottura tagliante per scorrimento orizzontale, rottura tagliante con formazione di fessure diagonali. Di fatto, anche se la maggior parte dei software di calcolo consente l’esecuzione di analisi raffinate (per es. analisi lineari e non lineari di edifici in 3D), nei modelli strutturali le tamponature vengono generalmente trascurate nella fase di progettazione delle strutture a telaio in c.a. Il problema complementare, ov-vero come la risposta del telaio influenza il comportamento della tamponatura è stato riconosciuto, al contrario, solo in pochi studi contemporanei applicati principalmente a solu-zioni rigidamente connesse alla struttura [14; 15; 16]. Il lavoro sperimentale e numerico di INSYSME si propone di esten-dere i metodi presentati nei lavori citati anche alle soluzioni innovative proposte. Inoltre, la definizione dell’input sismico, necessario per la progettazione dei tamponamenti e rivesti-menti, sarà affrontata, valutando la validità della formulazione ad oggi proposta in alcune normative strutturali europee; ma in molte altre normative nazionali queste indicazioni sono assenti. Ad ogni modo, confrontando le normative tecniche

europee con quelle di altri Stati extra-europei, si notano signi-ficative differenze di approccio che, quindi, sollevano fondati dubbi sulla validità e consistenza dei diversi metodi.

Test sperimentali e numerici sul comportamento nel piano e nel fuori piano. Durante il sisma i pannelli di tamponamento sono soggetti, allo stesso tempo, ad azioni sia fuori sia nel piano; queste ultime indotte direttamente dagli spostamenti del telaio strutturale, il cui comportamento influenza così quello delle tamponature. Il danneggiamento provocato dagli spostamenti nel piano determina una riduzione della resistenza della parete nella direzione fuori dal piano. Come già affermato, il numero di studi che si è occupato della definizione di stati limite dei pannelli di tamponamento basati sui drift di interpiano delle strutture risulta molto limitato [15; 16] e necessita di ulteriori approfondimenti. Per queste ragioni nel progetto INSYSME i suddetti aspetti saranno sviscerati e verificati attraverso op-portuni approcci empirici, analitici numerici.La comprensione del comportamento combinato nel piano e nel fuori piano di telai in c.a. tamponati richiede prove sperimentali atte a stabilire differenti stati limite, che possono essere definiti in termini di valori di spostamento interpiano, e a validare le per-formance sismiche dei nuovi sistemi tecnologici. I pochi e recenti studi che hanno riprodotto sperimentalmente tale comporta-mento hanno permesso di determinare un’utile correlazione tra danneggiamento nel piano e risposta fuori dal piano [9; 14; 15; 16] (fig. 6). Nel progetto INSYSME, questi risultati saranno il punto di partenza per un opportuno avanzamento rivolto a: - definire un’adeguata metodologia e procedura sperimentale; - condurre una campagna di prove su una vasta (e differen-ziata) gamma di nuove tamponature in muratura di laterizio. Oltre ai test quasi statici su telai ad una campata, saranno svolte anche prove dinamiche su tavola vibrante su almeno due mo-delli di edificio in scala reale, costruiti con alcuni dei tampo-namenti innovativi sviluppati, al fine di validare le tecnologie ideate. I risultati dei test su tavola vibrante permetteranno di delineare l’influenza combinata del danneggiamento nel piano e fuori dal piano e saranno altresì utilizzati per la cali-brazione dei modelli e per la definizione dell’input sismico.

Regole per la verifica delle pareti di tamponamento e linee guidaSulla base delle analisi numeriche e delle prove sperimentali descritte sarà possibile innanzitutto stabilire i requisiti presta-zionali degli elementi non strutturali correlandoli ai livelli di performance definiti per l’intero edificio. Seguirà l’implemen-tazione e la calibrazione di formulazioni e procedure per le verifiche fuori piano delle tamponature. I Paesi dove la sensibilità nei confronti dei temi legati alla pro-gettazione e alla verifica sismica sui tamponamenti è maggiore, anche a causa di una più elevata pericolosità sismica, hanno già introdotto nelle proprie normative strutturali l’obbligo

6. Set-up dei test nel piano (a) e fuori piano (b) sviluppati presso l‘Università di Padova.

a)

b)

CIL_2015_163_INT@058-064.indd 63 28/05/15 10:56

64 C I L 1 6 3

Bibliografiawww.insysme.eu, website of the INSYSME project, 2014.www.asiepi.eu, website of the ASIEPI project, 2008.R. Vicente, H. Rodrigues, A. Costa, H. Varum, J.A.R. Mendes da Silva, Masonry enclosure walls: lessons learnt from the recent Abruzzo Earthquake, Proc. 14th European Conference of Earthquake Engineering Ohrid (2010).C. Karakostas, V. Lekidis, T. Makarios, T. Salonikios, I. Sous, M. Demosthenous, Seismic response of structures and infrastructure facilities during the Lefkada, Greece earthquake of 14/8/2003, Engineering Structures, 27 (2005) 213–227.EERI, The Mw 6.3 Abruzzo, Italy, Earthquake of April 6, 2009 (Special Earthquake Report, June 2009).G. Magenes, S. Bracchi, F. Graziotti, M. Mandirola, C.F. Manzini, P. Morandi, M. Palmieri, A. Penna, A. Rosti, M. Rota, M. Tondelli, Preliminary damage survey to masonry structures after the May 2012 Emilia earthquakes, v.1, (2012) http://www.eqclearinghouse.org/2012-05-20-italy-itCEN, EN 1998-1, Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance – Part 1: General Rules, Seismic Actions and rules for Buildings. December 2005.Ministero dei Lavori Pubblici, NTC, Norme tecniche per le costruzioni, D.M. 14/01/2008.G.M. Calvi, D. Bolognini, Seismic response of reinforced concrete frames infilled with weakly reinforced masonry panels. Journal of Earthquake Engineering, 5(2), (2001)153-185.A. Ghobarah, K. Mandooh Galal El, Out-of-Plane Strengthening of Unreinforced Masonry Walls with Opening, Journal of Composites for Construction, Vol. 8, No. 4, August 1, (2004) 298-305.E. Vintzileou, V. Palieraki, Perimeter infill walls: the use of bed joint reinforcement or RC tie-beams, Masonry International, 20 (3), (2007) 117-128. M.N. Fardis, Seismic design issues for masonry-infilled RC frames. In: Proceedings of the first European conference on earthquake engineering and seismology, Paper 313, (2006).M. Dolce, G. Manfredi, Linee guida per la riparazione e il rafforzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni. Ed. Doppiavoce, Napoli. ISBN 978-88-89972-29-8 (2011).G. Guidi, F. da Porto, M. Dalla Benetta, N. Verlato, C. Modena, Comportamento sperimentale nel piano e fuori piano di tamponamenti in muratura armata e rinforzata, ANIDIS 2013 XV Convegno Nazionale L’Ingegneria Sismica in Italia, Padova, 30 Giugno - 4 Luglio 2013; ISBN 978-88-97385-59-2 (2013).S. Hak, P. Morandi, G. Magenes, Damage Control of Masonry Infills in Seismic Design, IUSS Press, Pavia, 2013.P. Morandi, S. Hak, M. Oliaee, G. Magenes, Experimental and Numerical Seismic Performance of Strong Clay Masonry Infills; Rapporto Scientifico EUCENTRE 01/2015, Pavia, 2015.FEMA 306, Evaluation of earthquake damaged concrete and masonry wall buildings. APPLIED TECHNOLOGY COUNCIL (ATC-43 Project); Redwood City, California, US, 1998.CEN, EN 1996-1-1, Eurocode 6: Design of masonry structures - Part 1-1: Common Rules for Reinforced and Unreinforced Masonry, April 2005.

della loro verifica. Ad esempio la normativa italiana in vigore richiede che, fatta eccezione per pareti di spessore inferiore a 100 mm, tutti gli elementi non strutturali che presentano un potenziale pericolo per le persone debbano essere verificati assieme alle relative connessioni alla struttura. Questo richie-derebbe che, una volta definito l’input sismico, sia indicato come applicare l’azione al pannello di tamponatura e come calcolarne propriamente la capacità. Tuttavia, fatta eccezione per alcuni documenti (per es., le linee guida statunitensi per la valutazione degli edifici danneggiati da evento sismico [17]), non esiste una normativa tecnica con un criterio di calcolo e verifica ben definito. A tal proposito è utile ricordare che le stime della resistenza delle pareti nel fuori piano ottenute sulla base del solo mo-dulo elastico della sezione e della resistenza flessionale sono sensibilmente basse e prudenziali. Per le verifiche è possibile considerare uno schema statico che prevede la formazione di un meccanismo resistente ad arco all’interno dello spessore della muratura, analogo a quello proposto dalle normative tecniche per la muratura strutturale [18]. È necessario consi-derare ancora altri aspetti, come la mancanza di aderenza tra la parete ed il telaio, la possibile attivazione di altri meccanismi di rottura, anche in funzione dello spessore dei pannelli, o an-cora l’influenza del danneggiamento nel piano sulle proprietà meccaniche della muratura.Con riferimento a tutti questi temi, nell’ambito del progetto INSYSME, sarà eseguita una serie di studi numerici ed analitici, mirando da una parte a conseguire una formulazione affidabile e rigorosa per il calcolo della capacità fuori piano delle tampona-ture, anche in correlazione al drift nel piano del telaio e dall’altra ad elaborare regole e metodi semplici da applicare nella progetta-zione. Per quanto riguarda le pareti multistrato ed i paramenti di rivestimento, le attuali normative non stabiliscono regole chiare per la progettazione di connettori ed ancoraggi. In più, la mag-gior parte dei codici prescrive un numero davvero esiguo di connettori per unità di superficie, senza alcuna relazione con la zonizzazione del vento e del rischio sismico. Le normative tecniche non forniscono neppure i requisiti di performance per le pareti a vista in termini di stati limite di servizio verso cui, in linea di principio, sarebbe auspicabile tenere un concreto con-trollo al fine di riuscire a preservare il valore e l’aspetto estetico di una muratura in mattoni. Nel caso dei sistemi di rivestimento più avanzati, anche la schematizzazione del comportamento nel piano è un prerequisito per la progettazione sicura dei sistemi di tamponamento. Il progetto INSYSME proporrà altresì la tratta-zione di dettagli costruttivi e regole di dimensionamento affida-bili per le murature di rivestimento faccia a vista.

ConclusioniSono state presentate le principali peculiarità del progetto di ricerca INSYSME che ha come finalità lo sviluppo di sistemi innovativi antisismici per le pareti di tamponamento degli edi-

fici a telaio in c.a.. Sono stati illustrati gli obiettivi fondamen-tali con riferimento all’ideazione di sistemi di tamponamento in laterizio, alla loro esecuzione e validazione sperimentale, alla modellazione numerica (sia del singolo pannello, sia delle strutture a telaio tamponato), e all’elaborazione di regole di progettazione affidabili. Allo stato di avanzamento attuale sono stati definiti i dettagli costruttivi dei diversi sistemi, mentre l’attività di sperimentazione è attualmente in corso e si con-cluderà nei prossimi mesi.¶

Questa ricerca è stata finanziata dalla Commissione Europea nell’ambito del programma “Re-search for the benefit of SME Associations” come progetto di ricerca INSYSME “Innovative systems for earthquake resistant masonry enclosures in RC buildings”, grant FP7-SME-2013-2-GA606229, 2013-2016.

* Francesca da Porto

Professore Associato, Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile,

Ambientale, Università degli Studi di Padova

** Claudio Modena

Professore Ordinario, Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile,

Ambientale, Università degli Studi di Padova

*** Guido Magenes

Professore Ordinario, Dipartimento di Ingegneria Civile

ed Architettura, Università degli Studi di Pavia

**** Paolo Morandi

Assegnista di Ricerca, Dipartimento di Ingegneria Civile

ed Architettura, Università degli Studi di Pavia

***** Alfonsina Di Fusco

Ingegnere, ANDIL

CIL_2015_163_INT@058-064.indd 64 28/05/15 10:56

http://www.laterizio.it