Muratura armata: l’evoluzione nella progettazione di strutture sismoresistenti

05/09/2023 - La muratura armata è l’evoluzione avanzata, dal punto di vista strutturale, della muratura portante. È considerata il massimo livello di resistenza sismica che un sistema murario può raggiungere.
 
Le murature portanti presentano buona resistenza a compressione, ossia ai carichi verticali (peso proprio, carichi variabili), mentre è scarsa la resistenza a trazione. Le azioni sismiche si manifestano con carichi orizzontali e possono indurre sollecitazioni di trazione che superano la capacità portante del materiale.
 
Una costruzione ordinaria si basa sul comportamento scatolare, che di per sé fornisce la resistenza idonea per conferire alle strutture in muratura una buona resistenza al terremoto, ma questo vale quando pareti e solai sono solidamente collegati tra loro.
 
La muratura armata risolve le criticità tipiche di una muratura portante tradizionale che causano un aumento di vulnerabilità, ovvero:

• Scarsa integrità della tessitura: spesso le murature portanti sono costituite da materiale incoerente.
• Non adeguata rigidezza degli orizzontamenti.
• Mancanza di ammorsamento: muri portanti, muri di controvento e solai non efficacemente collegati e ammorsati tra loro.

 
Queste criticità sono la causa scatenante di cinematismi locali e nella peggiore delle ipotesi globali durante un evento sismico.
 
Nella muratura armata l’inserimento di modeste quantità di armatura orizzontale e verticale fornisce da un lato la componente di resistenza a trazione che manca alla muratura ordinaria e dall’altro permette di sfruttare appieno l’elevata resistenza a compressione della muratura stessa.
 
Particolare costruttivo angolo in muratura armata | ©SIAI

I vantaggi della muratura armata

I vantaggi riscontrabili dall’uso della muratura armata sono:
 

• Adattabilità: la muratura armata può essere utilizzata sia per nuove costruzioni che per il rinforzo di edifici esistenti, migliorando quindi la sicurezza sismica delle strutture preesistenti.
• Resilienza sismica: la muratura armata è progettata per reagire in modo flessibile ai movimenti sismici, assorbendo e dissipando l'energia generata dal terremoto. Questo aiuta a ridurre il rischio di crollo strutturale.
• Incremento della sicurezza: le costruzioni in muratura armata sono più sicure per gli occupanti e per l'ambiente circostante. La presenza di elementi di rinforzo strutturale riduce il rischio di danni gravi durante un terremoto.

 

La normativa riguardo alle murature armate

Le NTC 2018, Norme Tecniche per le Costruzioni, disciplinano l’impiego delle strutture in muratura armata in tutte le zone sismiche, nei paragrafi 4.5.7, 7.8.3, 7.8.6.2, fornendo indicazioni in merito a:
- prescrizioni, verifiche ed analisi da condurre;
- criteri progettuali;
- requisiti e regole di dettaglio.
 
 Particolare costruttivo di un’apertura nella muratura armata | ©SIAI
 

Come sono realizzate le murature armate

Secondo le NTC le murature armate devono essere costituite da blocchi in laterizio, pieni o semipieni, quindi con percentuale di foratura non superiore al 45%.
 
I blocchi per muratura armata devono avere conformazione geometrica che consenta di creare dei vani verticali per l’inserimento delle barre di armatura verticale, di dimensioni tali che risulti inscrivibile un cilindro di almeno 6 cm di diametro.
 
Le barre di armatura possono essere costituite da acciaio al carbonio, o da acciaio inossidabile o da acciaio con rivestimento speciale. Per le armature orizzontali è ammesso l’impiego di armature a traliccio elettrosaldato o l’impiego di altre armature conformate in modo da garantire adeguata aderenza ed ancoraggio.
 

Come è fatta una costruzione in muratura armata: criteri progettuali

Al paragrafo 7.8.1.4 le NTC dettano i criteri di progetto per costruzioni in muratura portante in zona sismica, validi anche per quella armata:
 

• “Le piante delle costruzioni devono essere quanto più possibile compatte e simmetriche rispetto ai due assi ortogonali.

 

• Le pareti strutturali, al lordo delle aperture, devono avere continuità in elevazione fino alla fondazione, evitando pareti in falso.

 

• Le strutture costituenti orizzontamenti e coperture non devono essere spingenti. Eventuali spinte orizzontali, valutate tenendo conto l’azione sismica, devono essere assorbite per mezzo di idonei elementi strutturali.

 

• I solai devono assolvere funzione di ripartizione delle azioni orizzontali tra le pareti strutturali e di vincolo nei confronti delle azioni fuori del piano delle pareti, pertanto, devono essere ben collegati ai muri e garantire un adeguato funzionamento a diaframma.

 

• Le strutture di fondazione devono essere realizzate in calcestruzzo armato, secondo quanto indicato al § 7.2.5, continue, senza interruzioni in corrispondenza di aperture nelle pareti soprastanti. Qualora sia presente un piano cantinato o seminterrato in pareti di calcestruzzo armato, esso può essere considerato quale struttura di fondazione dei sovrastanti piani in muratura portante, nel rispetto dei requisiti di continuità delle fondazioni”.

 

Schema di disposizione delle armature verticali ed orizzontali nella muratura armata | ©Consorzio POROTON® Italia

Come è fatta una costruzione in muratura armata: dettagli

Le NTC 2018 offrono una serie di criteri geometrici basilari e norme dettagliate per orientare il progettista nella realizzazione di strutture in muratura rinforzata. Molti dei dettagli sono gli stessi della muratura ordinaria, poi ci sono alcune eccezioni:
 

• “Lo spessore minimo della parete armata t_min al netto dell’intonaco deve essere di 24 cm.

 

• La distanza massima tra due solai successivi non deve essere superiore a 5 m.

 

• Ad ogni piano deve essere realizzato un cordolo continuo all’intersezione tra solai e pareti. I cordoli devono avere altezza minima pari all’altezza del solaio e larghezza almeno pari a quella del muro; è consentito un arretramento massimo non superiore a 60 mm e a 0,25•t dal filo esterno per murature di spessore t fino a 300 mm. Per murature di spessore t superiore, l’arretramento può essere maggiore di 60 mm, ma non superiore a 0,2•t.

 

• L’area dell’armatura corrente non deve essere inferiore a 8 cm², le staffe devono avere diametro non inferiore a 6 mm ed interasse non superiore a 250 mm.

 

• Le travi metalliche o prefabbricate costituenti i solai devono essere prolungate nel cordolo per almeno la metà della sua larghezza e comunque per non meno di 120 mm ed adeguatamente ancorate ad esso.

 

• A meno di idonei provvedimenti atti a garantire un efficace collegamento fra le pareti ed il comportamento scatolare della struttura, in corrispondenza di incroci d’angolo tra due pareti perimetrali sono prescritte, su entrambe le pareti, zone di parete muraria di lunghezza non inferiore ad un terzo dell’altezza e comunque non inferiore ad a 1 m, compreso lo spessore del muro trasversale.

 

• Al di sopra di ogni apertura deve essere realizzato un architrave resistente a flessione efficacemente ammorsato alla muratura.

 

• Gli architravi soprastanti le aperture possono essere realizzati in muratura armata.

 

• Le barre di armatura devono essere esclusivamente del tipo ad aderenza migliorata e devono essere ancorate in modo adeguato alle estremità mediante piegature attorno alle barre verticali. In alternativa possono essere utilizzate, per le armature orizzontali, armature a traliccio o conformate in modo da garantire adeguata aderenza ed ancoraggio.

 

• La percentuale di armatura orizzontale, calcolata rispetto all’area lorda della sezione verticale della parete, non può essere inferiore allo 0,04%, né superiore allo 0,5%.

 

• Parapetti ed elementi di collegamento tra pareti diverse devono essere ben collegati alle pareti adiacenti, garantendo la continuità dell’armatura orizzontale e, ove possibile, di quella verticale.

 

• Agli incroci delle pareti perimetrali è possibile derogare al requisito di avere su entrambe le pareti zone di parete muraria di lunghezza non inferiore a 1 m, metro d’angolo”.

 

Muratura armata: ambiti di utilizzo

Forse a causa di un retaggio culturale, che associa alla muratura portante l’impossibilità di avere spazi con ampie luci, si pensa che la muratura armata sia impiegata per edifici di modeste dimensioni oppure per abitazioni monopiano.
 
Tutt'altro, con la muratura armata è possibile realizzare diverse tipologie di costruzioni, anche per edifici complessi e molto articolati, come vedremo nel paragrafo successivo.
 
In particolare, la massima espressione di una muratura armata la si ottiene nei sistemi misti, ovvero costruzioni in muratura portante integrate con elementi di diversa tecnologia. Un sistema misto offre forte stabilità strutturale da una parte e maggiore flessibilità compositiva, sia degli spazi esterni che di quelli interni, dall’altra. Parleremo delle strutture miste in modo specifico in un altro approfondimento.
 
I maggiori ambiti di utilizzo della tecnologia sono dunque: edifici residenziali monofamiliari e plurifamiliari, edifici commerciali come negozi ed uffici, edifici industriali, scuole, ospedali e tutti gli edifici pubblici. La muratura armata è anche molto utilizzata nelle opere di ingegneria civile, come le pareti di contenimento per sostenere terreni in pendenza, ponti e viadotti.
 

Esempi di realizzazioni in muratura armata

A titolo esemplificativo si riportano alcuni case study di edifici in muratura armata, al fine di evidenziare la stabilità e la flessibilità compositiva, di cui si è parlato precedentemente, offerte da questa soluzione tecnologica e anche la sua versatilità e idoneità per differenti destinazioni d'uso: 
 
a) Edificio trifamiliare a Mirandola realizzata in muratura armata mista e che ha resistito alla sequenza sismica che ha colpito la zona tra il 20 e il 29 maggio 2012.

   Progettazione di un edificio in muratura armata a Mirandola | ©Consorzio POROTON® Italia

b) La Scuola dell’Infanzia “Sandro Pertini” a Bisceglie, un progetto del 2018, realizzata in blocchi per muratura armata di spessore 30 e 35 cm.

 Scuola “Sandro Pertini” di Bisceglie (BT), impiego muratura armata POROTON® | ©Luca Peralta

c) Il laboratorio e centro socioeducativo per persone diversamente abili, a Erba, un progetto del 2019. Come si può vedere dalla scheda progetto, grazie all’utilizzo del sistema misto, lo sviluppo architettonico dell’edificio è svincolato da possibili restrizioni, esprimendo libertà compositiva sia in pianta che in prospetto.

Laboratorio e centro socio educativo per persone diversamente abili a Erba (CO), impiego muratura armata POROTON® | ©ifdesign

d) House for elderly people di Aires Mateus & Associados, un progetto a metà tra un hotel e un ospedale.

 House for elderly people by AIRES MATEUS & ASSOCIADOS, LDA | ©FG+SG