Macro elementi finiti assemblaggio di lastre: un modello per costruzioni in muratura

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• Il terzo capitolo è dedicato al Metodo degli Elementi Finiti (FEM) e riporta gli 
aspetti generali del metodo inoltre descrive la formulazione isoparametrica 
generalizzata. 
• Il quarto capitolo è riportato la teoria sulle strutture bidimensionali piane e le 
procedure di calcolo automatizzate sviluppate. 
• Il quinto capitolo sono riportati esempi di analisi su edifici in muratura. 
 
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CAPITOLO 1 
 STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURE 
 
1.1 Evoluzione delle costruzioni in muratura 
La conoscenza dello sviluppo che ha caratterizzato le costruzioni murarie, non solo è 
presupposto essenziale alla progettazione dei nuovi edifici, ma costituisce bagaglio 
imprescindibile per chi debba intervenire sul patrimonio edilizio esistente con 
interventi di manutenzione, consolidamento, miglioramento o adeguamento. 
Purtroppo, invece, lo studio delle antiche costruzioni sembra essere divenuto 
appannaggio solamente degli storici, mentre nella realtà gli ingegneri e gli architetti 
avrebbero molto da imparare in tale settore. La continua necessità di studiare e 
approfondire la concezione delle antiche strutture, prima di effettuare su di esse 
interventi di qualsiasi genere, mi ha convinto di conoscere il passato delle costruzioni, 
per poter operare efficacemente nel presente e poter preservare gli antichi edifici per il 
futuro: un futuro nel quale le costruzioni in cemento armato, minate dal cancro 
dell'armatura, saranno destinate in gran parte a scomparire, mentre l'edilizia in 
muratura (vittoriosa nella battaglia della sopravvivenza) sarà destinata a un recupero 
sempre maggiore oltre che a un rinnovato interesse. 
 
1.2 Origini della muratura 
1.2.1 La muratura a secco 
Le prime costruzioni lapidee furono ottenute sovrapponendo semplicemente pietre 
nella forma in cui si trovavano, ovvero così come si erano distaccate dai massi rocciosi 
effetto degli agenti atmosferici o degli apparati radicali della vegetazione. Essendo 
inizialmente i muri realizzati "a secco", e cioè senza impiego di malta, la stabilità della 
costruzione era affidata sia alla grandezza dei blocchi che alla loro regolarità, e 
risultava tanto migliore quanto maggiore era la superficie di contatto. In presenza di 
materiale "minuto" o di pietre arrotondate (come quelle di fiume) o fortemente 
irregolari, si rese necessario l'uso di un elemento complementare come il fango, che 
avesse funzione di connettore. Con il perfezionamento degli utensili, si capì che per 
conseguire maggiori superfici di contatto conveniva sbozzare le pietre manualmente, 
prima della messa in opera. Si capi che quanto più tali superfici, oltre che piane, erano 
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orizzontali tanto più stabili risultavano i muri: fu naturale, pertanto, l'evoluzione verso 
la pietra squadrata la cui forma parallelepipedica consentiva un perfetto contatto tra le 
pietre e la trasmissione delle sole componenti verticali delle forze di gravità.  
 
1.2.2 1 leganti 
Il legante, inizialmente, fu costituito da fango di natura qualunque e, solo 
successivamente, da argilla; certamente, però, la natura dei luoghi fece sperimentare e 
adottare anche altri materiali: ad esempio, nell'area mesopotamica ricca di giacimenti 
petroliferi, gia nel secolo XXI a.C. si utilizzava anche il bitume. Frequenti sono stati i 
ritrovamenti di malte di gesso utilizzate come legante, dagli egizi nel III millennio a.C. 
e dai greci in età ellenistica; tali malte, pur presentando una presa molto rapida, 
perdevano però capacità resistente in presenza di umidità. I romani, invece, ne 
introdussero e codificarono l'uso quale legante allo stato puro (come dimostrano gli 
edifici di epoca repubblicana in opus quadratum). L'abbondanza di cave di calcare in 
Campania fece sì che, proprio ìn tale regione, si  verificasse la prima diffusione delle 
malte di calce (così come testimoniano gli scavi di Pompei). Poiché queste ultime 
presentavano notevole ritiro, nuove miscele vennero confezionate impastando il 
grassello di calce con inerti: uno di questi fu la sabbia che aveva la stessa funzione 
sgrassante" già esercitata sulle argille, ovvero la funzione di evitare l'eccessivo ritiro e 
le conseguenti fessurazioni. Impiegando come inerte la pozzolana (così chiamata dalla 
località di Puteoli - oggi Pozzuoli - ove era reperita) già nel III secolo a.c. i romani 
ottennero in Campania malte talmente tenaci da sfidare i secoli, resistendo benissimo 
anche all'umidità, in virtù del fatto che la pozzolana trasformava la calce aerea in calce 
idraulica. 
 
1.2.3 La muratura in pietre artificiali 
Per pietre artificiali si intendono quelle confezionate attraverso l'agglomerazione di 
materiali sciolti. Circa la loro origine, non sussiste alcun dubbio che esse siano nate in 
quelle località ove mancavano le pietre naturali di grandi dimensioni ma erano presenti 
materiali argillosi: questi, modellati allo stato plastico quando erano saturi di acqua, 
mantenevano la forma allorché venivano fatti asciugare all'aria, dando luogo a zolle 
rigide. Per evitare le screpolature che si verificavano durante l'essiccazione dell'argilla 
cruda si pensò di combinarla con altri materiali aventi funzione di ridurre tale 
fenomeno . Un primo sistema si ritrova negli stessi scritti biblici, ove si narra che gli 
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impasti per la costruzione dei mattoni venivano "additavate" con paglia avente 
funzione sgrassante: questa, peraltro, conferiva al materiale una maggiore resistenza a 
trazione esercitando una funzione di armatura capillare e dando così vita agli antenati 
dei conglomerati fibro-rinforzati. Un altro inerte adoperato per limitare i fenomeni di 
ritiro fu, la sabbia. Le murature a base di argilla cruda potevano essere costituite, in 
definitiva da: 
- un impasto di terreno argilloso e paglia tritata, detto torchi; 
- un conglomerato di terreno argilloso e pietre, denominato pisé; 
- mattoni crudi essiccati al sole (caratterizzati da maggiore leggerezza rispetto alle 
pietre naturali e da tempi  rapidissimi di produzione e di posa in opera). 
Fra queste tre tipologie, la seconda assume grande importanza in quanto rappresenta 
l'antenato del calcestruzzo. Il pisé era costituito da un impasto di terra e pietre 
costipato all'interno di casseforme in legno. Tale tecnologia costruttiva si differenziava 
completamente da quella delle murature in pietra, non solo in quanto impiegava un 
materiale decisamente più economico, ma soprattutto perché l'uso delle casseforme 
consentiva di modellare le forme più svariate. Il pisé, comunque, considerato troppo 
umile per le costruzioni in confronto alla nobile pietra da taglio, fu relegato tra i 
materiali poveri sino alla fine dell'ottocento, allorché fu diffusamente reintrodotto in 
Francia da Cointeraux, che suggerì di realizzare con tale tecnologia costruzioni rurali a 
prova di incendio e muri ondulati. Per evitare l'inconveniente che i mattoni crudi 
presentavano una consistenza bassa(plastica allorché venivano a contatto con l'acqua) 
si pensò di cuocere gli elementi, dando luogo alla cosiddetta terracotta. Inizialmente 
impiegata per le costruzioni stagne. Nella confezione di mattoni cotti vennero usati 
solamente sgrassanti minerali (come la sabbia), in quanto quelli vegetali (come la 
paglia) venivano distrutti durante la fase di cottura. E proprio per il fatto che la cottura 
comportava costi elevatissimi , la produzione di mattoni cotti fu limitata alle opere più 
importanti, perlomeno fino all'avvento delle moderne fonti di energia. Il mattone ebbe 
un campo di utilizzazione più ridotto di quello della pietra, innanzitutto perché 
presentava una resistenza minore ma anche perché, essendo la stabilità dei muri 
affidata al peso proprio e allo spessore, particolarmente nelle sollecitazioni da sforzo 
normale eccentrico, era preferibile impiegare materiali dotati di elevato peso specifico.  
 
 
 
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1.3 Origini delle costruzioni 
1.3.1 Le costruzioni mesopotamiche 
Verso 1'VIII millennio a.c.,  in Medio Oriente una comunità di uomini si insediava nel 
fertilissimo bacino mesopotamico compreso tra il Tigri e l'Eufrate: venivano, così, 
realizzati i primi villaggi costituiti da case che, in considerazione del materiale 
disponibile sul greto dei fiumi, erano edificate con mattoni di fango essiccato al sole, 
talvolta additivato con paglia. L'esigenza di realizzare opere di difesa meno vulnerabili 
di quelle ottenute con l'argilla cruda costrinse, successivamente, gli uomini a 
trasportare pietre dalle vicine montagne per costruire muri di cinta. Il più antico e 
famoso insediamento (8350 ed il 7350 a.C.) è quello di Tell-es-Sultan, rimasto famoso 
per le sue difese, costituite da un muro in pietra dotato di una torre circolare. Tra il 
6250 a.C. ed il 5400 a.C. fioriva la città di Cata1 Huyuk che si estendeva per ben 
130.000 mq, con case molto vicine tra loro. Tra il 4000 a.C. ed il 3500 a. C., i Sumeri 
si insediarono costruendo la mitica città di Babilonia. Nella città di Eriddu, a sud di 
Babilonia (oggi Abu Sahariana), è stato ritrovato un tempio del 3000 a.c. circa, 
realizzato con mattoni di fango, al disopra di una piattaforma in pietra. Le costruzioni 
destinate ad abitazione erano realizzate mediante murature di argilla o di mattoni  
semplicemente sovrapposti o, talvolta, collegati da strati di canne e bitume. Nel caso di 
palazzi nobiliari e di templi, le murature venivano rivestite da pietre naturali oppure da 
mattoni cotti o smaltati. Tra il 2180 a.c.. e il 2160 a.c.. veniva costruita, addirittura, 
una galleria in muratura (larga circa 4,50 m e alta circa 3,60 m) che sottopassaggi il 
fiume Eufrate.  
 
1.3.2 Le costruzioni egizie 
Circa 7000 a.c. sorgevano, nella valle del Nilo, i primi insediamenti stabili di 
popolazioni etiopiche, anche se si fa risalire alla seconda metà del V millennio a.c.. la 
costruzione corrente di abitazioni realizzate con l'impiego di mattoni di fango essiccati 
al sole. Il graduale passaggio dall'impiego dei mattoni crudi a quello della pietra 
naturale, ben più resistente e durevole, si verificò per motivazioni religiose, cercarono 
di realizzare gli edifici funerari e quelli destinati al culto. All'inizio del periodo arcaico 
(comprendente la prima e la seconda dinastia) le tombe dei re e dei nobili erano 
costituite da una buca scavata nella sabbia, al disopra della quale veniva costruita una 
sovrastruttura di fango e legno (mastaba), destinata a proteggere la salma. In seguito a 
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successive evoluzioni le buche divennero camere, anche multiple, e le mastabe furono 
sostituite da grandi edifici di forma parallelepipedi, per la cui costruzione venivano 
impiegati mattoni crudi disposti su strati orizzontali. La pietra naturale veniva usata 
solamente, in forma triliti, per la realizzazione degli stipiti e degli architravi delle 
porte, oppure come rivestimento in lastre. Per analogia, appare lecito ritenere che 
anche gli edifici dell'epoca destinati ad abitazione presentassero sistemi costruttivi 
simili. Agli inizi dell'Antico Regno (2667-2648 a.c.) l'architetto Imhotep, operando 
una vera e propria rivoluzione nelle tecniche costruttive, introdusse l'uso della pietra 
da taglio. Egli progettò per il faraone Zoser della terza dinastia, il primo grande 
edificio costruito dall'uomo interamente in pietra squadrata: un'opera piramidale al 
centro di un vasto complesso funerario recintato da un muro fortificato anch'esso in 
pietra squadrata. Il pietrame adoperato era calcare: di qualità più tenera e porosa  per il 
nucleo interno e di qualità più compatta e resistente per il rivestimento esterno. I 
Faraoni della prima e seconda dinastia, aveva una forma piramidale a base rettangolare 
(contrariamente alle successive che avranno pianta quadrata) con superfici non lisce 
ma a gradini. La sua costruzione però, subì successive evoluzioni partendo da una 
originaria mastaba (alta solamente 8 m) e giungendo, attraverso successivi 
ampliamenti e soprelevazioni, sino all'altezza di 61 m per complessivi sei gradoni. La 
transizione da questo genere di piramidi a quelle con pareti lisce si ebbe attraverso 
molteplici modificazioni delle tecniche costruttive, quali riempimento dei gradoni e il 
loro rivestimento. Le malte erano composte da sabbia e gesso. 
 
1.3.3 Le costruzioni megalitiche europee 
Dall'Anatolia, giunsero i primi colonizzatori dell'Europa che, circa 6000 anni a.c., 
realizzarono villaggi costituiti da case semplici a pianta quadrata, con struttura in 
mattoni di fango essiccato. A datare dal 4500 a.c.. circa, numerosissimi sono 
(particolarmente in Spagna, in Francia e in Gran Bretagna) i luoghi nei quali furono 
realizzate le cosiddette opere megalitiche. 
Le strutture rudimentali più elementari sono costituite dai menhir: pilastri isolati con 
significato religioso che raggiungevano pesi e altezze considerevoli (anche superiori ai 
20 m): aveva così origine il primo elemento portante verticale, progenitore della 
colonna e del pilastro. Sovrapponendo a due elementi verticali distanziati una pietra 
orizzontale, era nato il famoso trilite, costruzione realizzata con tre pietre, di cui quella 
orizzontale era, talvolta, costituita da lastroni di dimensioni ciclopiche. La massima 
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espressione architettonica del trilite sarà il Tempio.  
 
1.3.4 Le costruzioni minoiche e micenee 
Le popolazioni dell'Asia minore davano luogo alla nascita della civiltà egea, il cui 
inizio si fa risalire alla fondazione della città di Troia (avvenuta intorno al 3000 a.c.). 
Gli edifici erano di tipo pluricellulare essendo costituiti da numerose pareti, 
generalmente ortogonali tra loro, che delimitavano piccoli ambienti. La muratura era, 
di solito, costituita da blocchi di pietra calcarea disposti ordinatamente e collegati 
internamente da spinotti in legno, che conferivano alla muratura anche una certa 
duttilità. Spesso i blocchi squadrati venivano perimetrati da intelaiature in legno, 
dando così luogo al progenitore di quel sistema antisismico che sarà il futuro sistema 
baraccato. L'architettura preminente fu caratterizzata dalla costruzione di palazzi 
reali, tra i quali quello di Cnosso la cui fondazione si fa risalire al 1800 a.C. Gli 
edifici, quasi sempre mutiliamo (fino a quattro livelli), poggiavano su letti di posa 
ottenuti artificialmente con materiali sciolti che finivano con l'esercitare la 
funzione di isolatori nei riguardi delle vibrazioni del suolo. Tra il 1500 a.c. e il 
1000 a.c. si sviluppò la cosiddetta civiltà prebellica o micenea, che grande influenza 
subì dalla cultura egizia e da quella risina, al punto da essere considerata come il 
tramite fra la civiltà egizia e quella greca. Le costruzioni giunte sino ai giorni nostri 
sono costituite essenzialmente da mutazioni per la difesa di città come Micene, 
caratterizzate dalla semplice sovrapposizione di blocchi di pietra poggianti su piedritti 
monolitici, talora architettavi, costituenti una sorta di struttura ad arco. La tipologia 
più antica di muratura fu certamente quella ciclopica, realizzata mediante enormi 
massi irregolari o poligonali, integrati da pietre più piccole aventi la funzione di 
colmare i vuoti; una seconda tipologia fu quella costituita da pietre poligonali le cui 
superfici di contatto, però, venivano rettificate; un terzo tipo, certamente più evoluto, 
fu formato da pietre squadrate perfettamente sovrapposte. Quest'ultimo sistema 
costruttivo può, ancora oggi, essere ammirato osservando i ruderi della cinta muraria 
che proteggeva Micene e la sua celeberrima Porta dei leoni, che rappresenta il più 
brillante esempio di trilite il cui architrave (lungo 5 m, largo 2.5 m e spesso 1 m) 
presenta, addirittura, sezione variabile. E' interessante notare come la muratura al 
lato dei leoni che sovrastano l'architrave non gravi direttamente sul trilite, essendo 
realizzata da pietre disposte con piccoli sbalzi, ovvero dal sistema costruttivo poi 
adottato nelle Tolosa. Le pietre utilizzate per la costruzione dei palazzi erano appena 
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sbozzate, al contrario di quanto si riscontra nella reggia di Cnosso, ma anch'esse erano 
spesso collegate da perni in legno. 
 
1.3.5 Le costruzioni greche 
La civiltà greca nella quale si può distinguere: 
- un primo periodo, detto arcaico (700-450 a.c.), che ebbe come poli Sparta e Atene e 
fu caratterizzato dalla nascita del tempio; 
- un secondo periodo, detto aureo (450-430 a.c.), caratterizzato dalla costruzione del 
Partenone; 
- un terzo periodo, detto transitorio (430-306 a.c.); 
- un quarto periodo, detto ellenistico (306-50 a.c.). 
Come l'architettura preistorica era stata caratterizzata dal trilite, così quella classica lo 
fu dalla colonna e dall'architrave. L'architettura greca fu segnata, essenzialmente, 
dalla costruzione di templi, inizialmente in legno e successivamente in muratura 
costituita da pietre squadrate e ben organizzate. Furono comuni all'architettura minoica 
sia la presenza di piani di posa degli edifici realizzati con materiali sciolti, che i 
collegamenti tra le pietre. Nel 480 a.c. da Arato veniva costruito un ponte in muratura 
sull'Ellesponto che superava una luce di 1250 m circa. 
 
1.3.6 Le costruzioni etrusche 
La civiltà etrusca, sviluppatasi in Toscana tra 1'VIII ed il I secolo a.c. in seguito 
all'insediamento di popolazioni provenienti dall'Asia Minore. L'architettura si articolò, 
fondamentalmente, nella costruzione dei muri di cinta delle città (che venivano 
realizzati a secco mediante blocchi squadrati di tufo o pietre calcaree poligonali) e 
nella costruzione di edifici pubblici o dedicati al culto. Proprio nell'ambito dell'edilizia 
funeraria si rinvengono interessantissimi esempi di costruzioni del VI secolo a.c., 
aventi forma rettangolare (le cui pareti sono realizzate con blocchi parallelepipedi ben 
squadrati posti in opera con sistema triliti) oppure di forma circolare (le cui coperture 
sono costituite da pietre di tufo squadrate aggettanti secondo cerchi concentrici). 
 
1.3.7 Le costruzioni romane 
I Romani, pur essendo migliori ingegneri dei Greci, operavano anch'essi su basi 
sperimentali e intuitive: nonostante ciò, le loro opere come fortificazioni, acquedotti e 
ponti, essendo dotate di elevati coefficienti di sicurezza, raramente crollarono; solo per 
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gli edifici, che in seguito al forte inurbamento di epoca imperiale (dal 27 a.c..) ebbero 
un notevole sviluppo verticale. L'architettura romana derivò, inizialmente, da quella 
greca e da quella etrusca alle quali furono apportate, nel tempo, radicali trasformazioni 
sostituendo alle travi gli archi, ai tetti le volte e introducendo una serie vastissima di 
sistemi costruttivi dei muri. Grossa diffusione ebbe, presso i romani, la costruzione di 
abitazioni cosiddette cieli, anche se gli stessi divennero celebri nei secoli come 
costruttori di ponti e strade e per la realizzazione di acquedotti. 
Per quanto riguarda le murature in pietra naturale, queste venivano realizzate, o 
utilizzando elementi lapidei per l'intero spessore, oppure creando due paramenti 
all'interno dei quali veniva effettuato un getto di conglomerato. Le pietre da taglio 
adoperate erano, essenzialmente, il tufo e il travertino. Le superfici di contatto 
superiore e inferiore venivano levigate per garantire una uniforme trasmissione degli 
sforzi tra elementi sovrastanti e sottostanti, mentre le superfici rimanenti non subivano 
alcuna particolare lavorazione. Il collegamento tra i diversi elementi lapidei non era 
quasi mai costituito da malte ma da grappe, inizialmente lignee e successivamente 
metalliche, per evitare i dissesti dovuti ad azioni sismiche o a cedimenti di fondazione. 
Per quanto attiene le costruzioni in pietra artificiale, l'abbondanza di argilla nei 
dintorni di Roma fece sì che anche i mattoni fossero piuttosto diffusi, con funzioni 
essenzialmente decorative. Tutto il periodo repubblicano  fu caratterizzato dall'uso di 
mattoni crudi di argilla con funzione portante, mentre nell'età imperiale questi furono 
adoperati quasi esclusivamente con funzione di cassaforma: per i muri di maggiore 
spessore, il puntellamento esterno dei paramenti veniva integrato da archi interni di 
alleggerimento, necessari a sopportare la spinta dei conglomerati durante il tempo di 
presa. Le costruzioni in mattoni cotti portanti ebbero grande sviluppo con l'avvento 
dell'Impero Romano di Oriente. Le malte adoperate dai romani possedevano elevata 
resistenza a compressione essendo confezionate e dosati secondo rigide proporzioni. 
Per avere un quadro chiaro e completo dei sistemi di costruzione delle murature 
romane si ritiene opportuno riassumere le caratteristiche delle principali tipologie: 
- Opus siliceum: 
muratura a secco, realizzata con grandi blocchi in pietra di forma poligonale 
accuratamente messi in opera (mura ciclopiche o pelasgiche), che venne adoperata 
principalmente per manufatti di difesa o per muri di sostegno. 
- Opus quadratum: 
muratura a secco, realizzata con grandi blocchi squadrati di forma parallelepipedi 
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(quasi sempre in tufo), disposti secondo filari orizzontali (tipologia molto diffusa a 
Pompei tra il VI e il V secolo a.c. con impiego di materiali tifoidi e di arenarie); sino 
all'avvento della muratura concreta, le pietre occuperanno l'intero spessore del muro 
per divenire, poi, solo paramenti esterni di contenimento del riempimento; i primi muri 
in opera quadrata risalgono agli inizi del IV secolo a.c. (mura serviate). 
- Opus spicatum 
muratura costituita da corsi orizzontali di pietre disposte a spina di pesa
,
. poste in 
opera invertendo il verso per ogni filare e interrompendolo con uno strato di pietre 
orizzontali; tale tipologia fu utilizzata, soprattutto, nelle fondazioni e nei basamenti. 
Opus africanum: 
muratura costituita da grandi pilastri irregolari, realizzati con blocchi africana verticali 
e orizzontali sovrapposti aventi funzione portante, e da un riempimento di piccole 
pietre squadrate; tale tipologia detta anche a telaio risale al IV secolo a.c. e si ritrova a 
Pompei. 
Opus craticium: 
muratura di tipo misto costituita da una intelaiatura in legno (generalmente a maglie 
rettangolari con pali e correnti, ma dotata anche di diagonali nelle zone sismiche) i cui 
riquadri erano riempiti con piccole pietre e malta; gli unici esempi ben conservati si 
ritrovano a Pompei e ad Ercolano, dove con tale tipologia si realizzavano tutti i 
tramezzi interni e le murature esterne al disopra del piano terreno; tali muri, leggeri sia 
per i materiali adoperati che per il ridotto spessore (20 cm circa), risultavano 
particolarmente indicati per gli edifici mutiliamo e per l'impiego in zona sismica. 
Questa tipologia costruttiva, antenata delle strutture intelaiate, è stata diffusamente 
impiegata, nel cinquecento e nel seicento, in Francia, in Inghilterra e in Germania; ad 
essa fu ispirato il sistema baraccato adottato nelle zone sismiche sin dal XVII secolo, 
che sopravvive tutt'oggi nei centri minori. 
Opus caementicium: 
conglomerato di pietrisco e malta di calce. 
Opus incertum: 
muratura a sacco con paramenti esterni in pietra da taglio poliedrica e nucleo interno 
in pus caementicium, ovvero in conglomerato; tale tipologia, con pietre piuttosto 
regolari, si ritrova a Pompei già nel III secolo a.c. (con l'impiego di materiali vulcanici 
e di arenaria) e durerà sino alla fine della Repubblica, quando sarà soppiantata 
dall'opus reticulatum; fu adoperata specialmente per la costruzione di muri di cinta, 
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costruzioni rurali e templi. 
Opus reticulatum: 
muratura a sacco ottenuta realizzando due paramenti esterni, costituiti da cubetti in 
tufo posti in opera con inclinazione di 45°, e gettando all'interno un nucleo di 
conglomerato; tale tipologia fu diffusa tra il I secolo a.c. e il I secolo d.C.. 
Opus mixtum: 
muratura a sacco ottenuta realizzando due paramenti esterni, costituiti da fasce di pus 
reticulatum listate o incorniciate da mattoni, e gettando all'interno un nucleo di 
conglomerato; tale tipologia si ritrova nella residenza imperiale di Villa Jovis a Capri. 
- Opus vittatum: 
muratura a sacco con paramenti esterni, costituiti da blocchi di tufo (tuteli di 
dimensioni 10-20x 10-12 cm2) disposti su filari orizzontali, e nucleo interno in 
conglomerato; tale tipologia si diffuse dopo l'età auguste. 
- Opus latericium: 
muratura costituita da mattoni crudi (lateres) . 
- Opus testaceum: 
muratura a sacco con paramenti esterni costituiti da mattoni (sfalsati) e nucleo interno 
in conglomerato; le prime grandi costruzioni realizzate con tale tipologia risalgono 
all'età di Tiburio; in virtù della regolarità degli elementi e della loro semplice 
produzione le costruzioni furono notevolmente diffuse. 
Numerose notizie sui criteri costruttivi adottati dai romani ci sono pervenute attraverso 
il manoscritto del celeberrimo De Architectura, scritto da Marco Vitruvio Pollione tra 
il 25 ed il 23 a.c.. 
 
1.3.8 Le costruzioni dal Medioevo al XVIII secolo 
Nel primo Medioevo, a fronte di una generale decadenza culturale, gli artigiani delle 
costruzioni fecero notevoli progressi nella costruzione di edifici per il culto, unica 
attività promossa e sostenuta in tale periodo storico, insieme a castelli e muri di cinta. 
Nell'Impero Romano d'Oriente l'architettura bizantina conservò il sistema costruttivo 
romano, seppur impiegando malte aeree applicate in strati dì maggiore spessore; con il 
procedere del tempo, però, si diffuse sempre più l'uso delle murature piene e non più a 
sacco. Nell'architettura bizantina si fece largo uso di murature in piccoli blocchi di 
pietra listata con mattoni e matte sabbia e coccio pesto. Nell'architettura cristiana le 
murature erano costituite (come quelle romane) da elementi eterogenei, ma mutavano 
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procedimenti costruttivi ed i materiali componenti: veniva, infatti, realizzato prima un 
nucleo di muratura, quasi sempre caotica, composta da pietrame informe di varia 
pezzatura e da residui di laterizi; solamente quando questo si era assestato, si 
eseguivano i due paramenti esterni in pietrame squadrato o in laterizio. Le 
costruzioni furono caratterizzate dall'impiego di materiali generalmente 
provenienti dalla demolizione di altre opere e dall'uso di matte aeree poco resistenti.. 
I castelli continuarono ad essere costruiti secondo i canoni dell'architettura 
massiccia romana, attraverso una tecnica costruttiva basata sull'uso di pietre piccole 
e di grandi volumi di malta. Nel periodo che va dal IX al XIII secolo, un notevole 
impulso al risveglio di tutte le attività (anche tecniche) fu determinata dalla nascita dei 
Comuni e di nuovi centri di potere che promossero, peraltro, il rifiorire delle vecchie 
corporazioni. Sotto l'aspetto tipologico le murature, continue fino all'architettura 
romanica, cominciarono a subire uno svuotamento caratterizzato dall'apertura di 
frequenti vani che, riducendo sempre più le sezioni resistenti, individuavano zone di 
maggiore concentrazione delle tensioni ove si rendeva necessario l'impiego di 
materiali dotati di resistenza più elevata. Tale tendenza si accentuò sempre di più 
fino a delineare, con l'avvento dell'architettura gotica nel XIII secolo, una prima 
distinzione tra struttura portante e struttura portata cui corrisponderà, generalmente, 
un differenziato impiego di materiali: pietra da taglio per le membrature sotto sforzo, 
laterizi o pietrame squadrato per le tamponature. Le cattedrali gotiche sorte in Italia, 
in Francia e in Germania furono caratterizzate da pilastri polittici e da volte 
ogivali a crociera, con costoloni diagonali, che rappresentarono una radicale 
innovazione in campo architettonico. Con il maggiore impiego degli archi, 
soprattutto rampanti, cominciò ad apparire un elemento strutturale nuovo, in grado 
di assorbire le spinte alle imposte estreme: il contrafforte in muratura. Tale periodo 
edilizio fu contrassegnato anche da un'altra tipologia architettonica nuova: i 
campanili, torri molto snelle la cui statica presentava problemi strutturali nuovi 
rispetto alle altre opere. Solamente nel secolo XIII si verificò un ritorno agli edifici in 
muratura, imposto dall'esigenza di porre rimedio alle vaste distruzioni causate dai 
frequenti incendi. Nel secolo XVII a seguito degli incendi distruttivi che colpirono 
alcune grandi capitali europee, come Mosca nel 1648 e Londra nel 1666, fu 
ulteriormente promossa la costruzione di edifici in muratura in luogo di quelli in 
legno. 
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1.3.9 La "rivoluzione" nelle costruzioni 
La cosiddetta Rivoluzione industriale caratterizzò gli ultimi decenni del secolo XVIII e 
la prima metà del secolo XIX. Una rinnovata visione strutturale, l'edificio non veniva 
più riguardato come insieme di elementi ma come organismo unitario, inteso a 
trasferire i carichi dalla struttura in elevazione a quella di fondazione. La nascita di 
materiali non naturali, resistenti a trazione oltre che a compressione, mentre consentiva 
nuovi modelli di calcolo e nuove tipologie strutturali, segnava il tramonto 
dell'egemonia della Muratura che per tanti secoli aveva dominato, praticamente 
incontrastata, il mondo delle costruzioni. 
Una modificazione della struttura resistente, già nell'ambito delle stesse costruzioni 
lapidee, consistette nel sostituire gli elementi bidimensionali (costituiti dalle murature 
portanti) con elementi monodimensionali (costituiti da pilastri in muratura, di pietre 
spesso artificiali) che, particolarmente per gli edifici delle grandi periferie urbane 
destinati alla locazione, consentivano una maggiore flessibilità dei distributivi interni. 
Aveva, così, inizio quella distinzione tra strutture verticali portanti e portate che nel 
tempo si sarebbe sempre di più accentuata, sino a divenire caratteristica degli edifici in 
conglomerato cementizio armato e di quelli in acciaio. Un esempio di struttura 
portante con elementi monodimensionali in muratura è rappresentato dagli edifici 
progettati nell'ottocento da Alessandro Antonelli, nei quali i carichi verticali erano 
sopportati da pilastri e da archi ribassati (con spinte eliminate da catene immerse nel 
tessuto murario), mentre le azioni orizzontali erano fronteggiate da impalcati a volta, 
sempre in laterizio. 
 
1.4 Tipologie edilizie dell’Italia Centrale e Meridionale 
Le caratteristiche tipologiche dell'impianto urbanistico e dell'edilizia abitativa di 
innumerevoli Comuni dell'Italia Centrale e Meridionale, sono condizionanti per 
corrette scelte progettuali, volte al loro restauro e adeguamento. Cosicché, con la 
semplice elencazione di queste caratteristiche, possono essere introdotte in modo 
convincente le tipologie ottimali di intervento, chiarendo motivazioni e significato 
del sistema tecnologico proposto. 
a) Lo schema strutturale riconoscibile negli edifici di abitazione ad ossatura muraria, è 
quello di trave tozza, a sezione pluriconnessa, ad asse verticale, lunghezza pari 
all'altezza dell'edificio, e sezione trasversale coincidente con la pianta dello stesso. 
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In detta pianta, i vari ambienti concorrono a costituire la forma "multi-cellulare", con 
setti di separazione e di contorno realizzati dalle pareti murarie; la struttura scatolare, 
nel suo complesso, si può considerare generata dall'assemblaggio di elementi piani 
(solai e pareti murarie) collegati lungo i bordi; i solai sono lastre orizzontali che 
chiudono più volte ogni singola cella, assicurandone la indeformabilità sotto carico. 
Le pareti murarie si intersecano lungo gli spigoli verticali, punti nodali della sezione 
trasversale della trave pluriconnessa. I sovraccarichi verticali, che i solai riportano 
sui muri, si compongono con i carichi fìssi, in una risultante generalmente non 
passante per il baricentro della sezione resistente orizzontale. La trave, che è una 
mensola con incastro al suolo, è quindi soggetta a sforzo normale eccentrico. 
L'eccentricità cresce in presenza di forze orizzontasi, dovute al vento o a forze di 
massa conseguenti ad accelerazioni da sisma, e che danno luogo anche a sforzi 
taglianti e torcenti, il rapporto tra dimensione "della base e altezza fa rientrare 
generalmente questo schema di trave tra quelle definibili "tozze". (Solo per edifici 
a torre o per campanili, ci si potrebbe imbattere in travi snelle). Per questo motivo 
gli edifici scatolari in presenza di accelerazioni sismiche, vedono prevalere, come in 
tutte le travi tozze, gli effetti della caratteristica tagliante. Una verifica a sforzo 
normale e flessione, comunque, è immediatamente conducibile, perché la pluri-
connessione non complica affatto, come è ben noto, lo studio di questo caso di 
sollecitazione. La verifica a taglio, invece, presuppone la preventiva 
determinazione del "centro di taglio" e non può fare a meno di considerare gli 
effetti, spesso determinanti, dalla presenza di vani. (Porte e finestre). Si tratta 
comunque di schemi poco vulnerabili alle azioni orizzontali, purché sia garantita 
l'efficienza delle singole lastre e dei loro mutui collegamenti. Ma spesso le 
impreviste e abnormi sollecitazioni dovute al sisma, che hanno trovato strutture già 
indebolite da fatiscenze fisio-logiche per degrado nel tempo, hanno comportato 
distacchi, lungo gli spigoli verticali, delle pareti contigue verticali. Questo venir meno 
dì collegamenti essenziali, per il comportamento monolitico del complesso scatolare 
pluricellulare, è intollerabile per la conservazione dell'immobile. Altrettanto grave è 
la sconnessione lungo gli attacchi degli orizzontamenti ai muri. 
Anche i solai, frequentemente con orditura principale in travi di legno e secondaria in 
assito o panconcelli, sono poco rassicuranti quali elementi-lastre irrigidenti 
orizzontali; le travi sono spesso deteriorate, incurvate e presentano spaccature 
longitudinali.