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Il Terremoto e i Danni sugli Edifici in Muratura

Il Terremoto e i Danni sugli Edifici in Muratura

“Inconsistenza” dei Muri come prima causa di crollo.

Vediamo di descrivere, nel modo più semplice e chiaro possibile, quello che succede ad un Edificio in Muratura quando si verifica un Terremoto.

Durante un Evento Sismico, il terreno si muove orizzontalmente e/o verticalmente (terremoto ondulatorio e/o sussultorio) sottoponendo l’edificio a spinte che lo fanno oscillare; il danno causato da questo movimento dipenderà oltre che dalla durata e dall’intensità del terremoto, anche dalla struttura dell’edificio, dalla sua età, dai materiali utilizzati per la sua costruzione, dal tipo di suolo su cui è costruito, dalla vicinanza con altre costruzioni.

Negli Edifici in Muratura i danni provocati da un Terremoto possono quindi dipendere da diversi fattori; un pessimo stato di conservazione, materiali scadenti e tipologie murarie inadatte, sono però sicuramente tra le prime cause di dissesto e crollo. Trattandosi per la maggior parte dei casi di edifici costruiti nei secoli scorsi, nell’ottocento e fino alla metà del novecento, la “vetustà”, ossia l’inevitabile invecchiamento, conduce al deterioramento delle caratteristiche originali dei materiali, influenzando negativamente la “capacità portante” delle murature.

Anche le diverse “situazioni economiche” e le “scarse conoscenze”  hanno avuto la loro importanza sulla costruzione; lo stato di “povertà” e di “ignoranza tecnica”  della popolazione ha fatto sì che molti edifici fossero costruiti “male”, con materiali di recupero e/o scarsa qualità (ciottoli di fiume, pietre grezze non squadrate, mattoni vecchi, malta legante con poca calce e/o cemento e tanta sabbia) e con tecniche non adeguate (“muri a sacco” costituiti da due fodere scollegate di mattoni e/o pietra, riempiti all’interno con materiale vario di “scarto” come macerie proveniente da demolizioni, terricci, etc.). In questo tipo di costruzioni lo scuotimento del terremoto provoca un vero e proprio “sfaldamento” del muro, che porta al crollo dei solai e dell’intero edificio.

Molti danni sono stati causati anche dai diversi lavori di ristrutturazione succedutesi nel tempo per adeguare l’edificio alle moderne esigenze; l’apertura di nicchie all’interno dei muri per il passaggio di scarichi o camini, l’apertura di nuove finestre e porte sulle murature esterne, la demolizione di muri interni portanti per la creazione di ampi saloni, sono tutti interventi che indeboliscono la struttura dell’edificio rendendola più vulnerabile nei confronti di un sisma.

Diffusissimo è il caso della realizzazione di tetti pesantissimi in cemento armato che con il terremoto, pur rimanendo integri, sono crollati schiacciando tutti i solai sottostanti. Dalla Fisica sappiamo che la Forza è uguale a Massa per Accelerazione (F=m x a) quindi, quando si manifesta un terremoto e il terreno sotto le fondamenta dell’edificio si mette in movimento accelerando, si manifesta una forza che è tanto maggiore quanto è maggiore la massa. Aver sostituito un leggero tetto in legno con uno molto più pesante in cemento armato, ha fatto sì che la Forza del Terremoto aumentasse; non solo, anche aver posizionato una massa così consistente in sommità ha peggiorato la situazione aumentando la Forza del Terremoto; immaginate un pendolo infisso nel terreno che  oscilla: le oscillazioni saranno tanto maggiori quanto maggiore sarà il peso in sommità.

Si riporta di seguito una foto tratta dal Sito della Regione Marche.

Si può notare la muratura dell’edificio crollato costituita da pietre di varia dimensione, con spigoli non squadrati, con il legante completamente polverizzato e il solaio in cemento crollato quasi integro.

“Ribaltamento” e “Rottura” dei Maschi Murari.

Vediamo di descrivere ora come un edificio, anche con “buone murature”, possa essere gravemente danneggiato da un evento sismico. La resistenza di un muro alla forza sismica è molto maggiore nel proprio piano che non in direzione ortogonale ad esso. Se guardiamo la figura in basso ce ne renderemo immediatamente conto. La forza applicata dall’omino (visualizzazione della forza di un terremoto) nella direzione del muro non riesce a danneggiarlo, mentre la forza applicata nella direzione trasversale (ortogonale o a 90°) lo fa crollare. Diremo allora che il setto o maschio murario è rigido nel proprio piano e poco resistente fuori dal proprio piano. Questo significa che un “muro” è efficace al terremoto come elemento di “controventamento”.

Proprio questo fatto fa si che, per avere una buona resistenza al sisma, occorre avere muri che si “controventano” a vicenda, ossia ortogonali fra loro. In un edificio in muratura si ha una buona resistenza al terremoto quando i setti murari sono situati in modo tale da formare delle “scatole”, innescando così quello che in gergo tecnico viene definito “effetto scatolare”.

La resistenza di un edificio in muratura ad un evento sismico quindi è tanto maggiore quanto i setti murari sono situati in modo tale da formare delle maglie chiuse per l’appunto le nostre “scatole”. Per far sì che si realizzi una scatola, occorrerà che i muri siano ben “ammorsati”, ossia che i mattoni o le pietre si incastrino tra loro.

Quando i muri non sono ammorsati, al verificarsi di un evento sismico, non avremo più la “scatola” che resiste ma tanti muri singoli e uno dei probabili effetti sarà quello del loro ribaltamento. Nella foto sopra si può vedere lo scollamento dei muri che prelude ad un successivo ribaltamento in caso di nuova forte scossa sismica.

Per rendersi meglio conto, prendete delle carte da gioco e su un tavolo accostatele di taglio in modo da realizzare una scatola; adesso scuotete il tavolo e vedrete che tutte le carte si ribalteranno; se gli spigoli delle carte fossero stati collegati (ad esempio con del nastro adesivo) allo scuotimento del tavolo avremo invece visto la nostra scatola di carte resistere egregiamente.

Per completare la nostra scatola dobbiamo però mettere anche il coperchio; un bel coperchio rigido conferirà una maggior resistenza al tutto. Negli edifici in muratura i solai sono i coperchi delle nostre scatole murarie. Per avere un edificio in grado di resistere egregiamente ad un terremoto dovremo avere dei solai rigidi e collegati alle nostre murature.

Se adesso alle pareti della nostra scatola cominciamo a fare dei fori, che corrisponderebbero alle porte e finestre dei nostri edifici, ci potremo rendere conto che più ne facciamo e più grossi li facciamo e più indeboliamo la nostra struttura.

In un edificio in muratura, le inevitabili finestre e porte, costituiscono di fatto un indebolimento del nostro muro. Tante più finestre e porte ci saranno, tanto più saranno ampie e tanto meno il nostro muro sarà in grado di resistere ad un terremoto.

Nel caso di forti terremoti potremo assistere alla rottura del muro, con lesioni a forma di croce di Sant’Andrea che partono proprio dalle finestre e porte che sono per l’appunto i nostri punti di debolezza.

 BENE!

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