Alcune tipologie di edifici in muratura, tipicamente gli edifici rurali, presentano pilastri che sostengono una parte considerevole di carichi verticali e la cui capacità antisismica deve essere valutata con particolare attenzione nei confronti delle resistenze a compressione e a flessione.

Abbiamo quindi approfondito il comportamento strutturale degli elementi murari verticali monodimensionali, le cui verifiche di sicurezza non possono essere assimilate a quelle svolte per i maschi murari, tipicamente calibrate per 'pannelli' murari.
Dalla Ricerca Aedes sono derivate nuove funzionalità del software, e siamo molto lieti di renderle disponibili agli Utenti di PCM con ECS.

Siamo partiti da una considerazione semplice: non è sufficiente ipotizzare che i pilastri lavorino a solo sforzo normale.
Con gli eventi sismici, infatti, se i collegamenti alle strutture murarie limitrofe sono assenti o scarsamente efficaci, i pilastri sono sottoposti anche ad effetti dovuti alle azioni orizzontali. Inoltre, anche per soli carichi statici vi sono casi di colonne in pietra o in muratura sottoposte a spinte non controbilanciate provenienti da archi e volte su di esse impostati.

Le stesse Norme sismiche (Circ. 617/2009, §C8A.5.7) indicano che i pilastri murari sono elementi destinati a sostenere prevalentemente carichi verticali, cioè sforzo normale, con limitati momenti flettenti (modeste eccentricità). Sotto azione sismica, però, come già osservato, questo requisito richiede che il pilastro sia collegato in modo molto efficace a strutture dotate di maggiore rigidezza, alle quali vengano trasferiti gli effetti inerziali delle masse eccitate.
Si tratta di una configurazione non sempre rispettata dai casi reali, e anche se fosse conseguita allo Stato di Progetto, in genere negli Stati di fatto si riscontrano collegamenti strutturali di dubbia efficienza.
Per lo studio del miglioramento statico e sismico della generalità dei casi è quindi necessario disporre di modelli dove i pilastri murari possono contribuire in misura più o meno significativa alla resistenza antisismica.

Sia allo Stato Attuale, che allo Stato di Progetto, occorre quindi esaminare le loro capacità a pressoflessione, sotto l'azione cioè di uno sforzo normale derivante dai carichi sovrastanti e di momenti flettenti prodotti dalle azioni sismiche, momenti che peraltro possono agire contemporaneamente sui due piani di flessione.

Lo studio della pressoflessione deviata viene condotto in PCM, con ECS, mediante la generazione del dominio di resistenza 3D (N-My-Mz) che evidenzia la verifica di sicurezza attraverso la posizione dei punti di sollecitazione rappresentativi delle varie analisi (statica non sismica, sismica statica o dinamica, sismica: statica non lineare pushover).

In PCM con ECS proponiamo inoltre vari tipi di consolidamento specifici per questi elementi strutturali: le cerchiature e i rinforzi longitudinali.

Le cerchiature esercitano un'azione di confinamento che incrementa sia il carico limite per sforzo normale sia la duttilità. Nella Normativa vigente (§C8A.5.7) si fa cenno della cerchiatura dei pilastri in muratura; maggiori dettagli vengono forniti dal testo normativo riguardo ai pilastri in calcestruzzo (§C8A.7.2.2). Fra i due casi (muratura e calcestruzzo) esistono peraltro evidenti analogie, in particolare riguardo agli effetti del confinamento intesi come incremento della resistenza a compressione e della duttilità (deformazione ultima nel diagramma di comportamento del materiale non reagente a trazione).

PCM con ECS consente la scelta fra le tre principali tecniche di consolidamento: FRP, CAM, acciaio strutturale.

Con FRP si possono avere sia fasce trasversali (=cerchiatura), sia nastri verticali; la disposizione dei nastri può essere anche tale da riempire la superficie della colonna.
Qualunque sia la disposizione dei nastri, la cerchiatura con FRP ha l'effetto di incrementare la resistenza a compressione e la deformazione ultima della muratura: ciò determina l'espansione del dominio di resistenza nella zona di maggiore compressione.
La presenza dei nastri longitudinali fornisce inoltre alla sezione una capacità resistente a trazione che espande il dominio di resistenza nella zona di scarsa compressione.
Con i nuovi valori di: resistenza a compressione - deformazione ultima della muratura - capacità resistente a trazione delle fibre, viene generato il dominio di resistenza allo Stato di Progetto, che presenterà un incremento dei coefficienti di sicurezza corrispondenti agli stati di sollecitazione previsti.
Si tratta di effetti molto evidenti nei grafici tridimensionali dei domini di resistenza, dove PCM con ECS propone, insieme alla superficie corrispondente al pilastro consolidato, quella del pilastro stesso nella situazione originaria (sola muratura non rinforzata). 

Con il metodo delle Cuciture Attive Murarie (CAM) la colonna può essere cerchiata con nastri in acciaio inox. Anche con questa tecnica, gli effetti ottenuti consistono nell'incremento di resistenza a compressione e di deformazione ultima.

L'intervento più tradizionale viene effettuato con l'Acciaio strutturale.
La cerchiatura viene realizzata con bande in acciaio (calastrelli), che possono essere solidarizzate ad angolari correnti lungo lo sviluppo verticale della colonna (ai 4 spigoli, per sezioni rettangolari). Le modalità di calcolo sono analoghe ai sistemi precedenti, ed anche con questa tecnica gli effetti ottenuti consistono nell'incremento di resistenza a compressione e di deformazione ultima, nonché nella capacità resistente a trazione nel caso di presenza di angolari.

Un'importante considerazione riguarda la forma della sezione trasversale. PCM con ECS consente l'analisi di qualunque sezione: per la rettangolare è possibile intervenire sia con la cerchiatura sia con le armature longitudinali; per sezioni generiche (es. circolare, ottagonale) è possibile applicare le cerchiature. In tutti i casi, il software produce il dominio di resistenza 3D, l'unico in grado di valutare gli effetti della pressoflessione deviata.

In alternativa, sono disponibili verifiche geometriche alla Heyman (tecniche di statica grafica) corrispondenti al controllo che la curva delle pressioni non fuoriesca dal contorno della sezione.
Anche se in tale ambito si prescinde dalla resistenza e dal suo incremento tramite cerchiature o armature longitudinali, si tratta comunque di un approccio interessante.
Infatti, la posizione della curva delle pressioni dipenderà in generale dai carichi e dai vincolamenti. Pertanto, se nello Stato di Progetto vengono migliorati i collegamenti in sommità o modificati i vincolamenti delle strutture, è possibile che la curva delle pressioni si ricentri rispetto allo Stato Attuale, indipendentemente dall'intervento di cerchiatura sul pilastro, e quindi si possa già così dimostrare il miglioramento nei confronti della stabilità.

In definitiva, attraverso PCM con ECS è possibile condurre un ampio spettro di considerazioni sulle capacità statiche e sismiche del fabbricato contenente pilastri e colonne in muratura, conseguendo una progettazione calibrata e correttamente supportata dall'analisi strutturale.

Da giovedì 18 dicembre nella pagina Download è disponibile la nuova versione di PCM con ECS, a completamento dell'annualità 2014, ed un apposito video nel canale Aedes Software di YouTube dedicato all'analisi strutturale di un edificio rurale contenente pilastri in muratura.
E per l'annualità 2015... l'evoluzione di PCM continuerà con nuovi, importanti sviluppi!

Buon lavoro con PCM e la nuova estensione ECS.