Influenza delle tamponature sulla risposta dinamica di edifici in cemento armato

L'osservazione diretta dei danni subiti dalle strutture reali soggette ai terremoti nel corso degli anni ha contribuito in modo essenziale a chiarire il ruolo che le tamponature (anche quelle cosiddette non strutturali) assumono sia nella risposta sismica sia nella definizione del danneggiamento delle strutture. In sostanza si è compreso che le tamponature contribuiscono in misura sostanziale all'irrigidimento, all'irrobustimento, alla capacità di dissipare energia ed all'innesco dei meccanismi di crisi locali o globali della costruzione, quindi governano attivamente la risposta sismica della struttura. In funzione dell'interazione delle strutture portanti con gli elementi di tamponatura, sia i pannelli prefabbricati sia quelli murari, anche in relazione con la severità dell'azione sismica, si sono verificate le situazioni più disparate nel senso della sopravvivenza inaspettata della costruzione all'evento oppure, viceversa, nel senso del danno subito in misura maggiore del previsto, fino al crollo.

Questo quindi permette di capire come le modalità di inserimento del pannello all’interno della maglia strutturale influenzino in maniera marcata il comportamento dell’edificio durante l’azione sismica.
In tal senso, si possono distinguere due diverse filosofie utilizzate nell’ambito della progettazione sismica di telai tamponati. Un primo approccio è quello di isolare strutturalmente il pannello murario dal telaio, considerando quindi trascurabile gli effetti derivanti dall’interazione; in questo contesto il pannello di muratura è costruito come un elemento secondario separato dagli elementi circostanti tramite un gap abbastanza grande per consentire la deformazione libera del telaio durante un terremoto. Un secondo approccio presuppone invece che il pannello di riempimento sia in contatto con il telaio interagendo con lo stesso. Questo secondo modus operandi è quello che si è diffuso in maniera più massiccia grazie a diversi vantaggi di natura tecnica.

In effetti, un isolamento efficace del pannello è difficile da realizzare nella pratica; è inoltre necessario fornire sostegno contro le forze fuori dal piano, e tenere presente di aspetti come l'isolamento termico ed acustico che, come osservato nel capitolo 2, hanno rappresentato l’aspetto principale di definizione delle caratteristiche di questi pannelli. Inoltre, considerando alcuni concetti di base per progettazione antisismica quali "evitare inutili masse" e "se una massa è necessaria, la si usa per resistere strutturalmente agli effetti sismici", si comprende come i tentativi dovrebbero essere compiuti per considerare questi pannelli di tamponamento come elementi strutturali.

Come indicato in figura 3.1, su un telaio tamponato facente parte di un edificio, possono agire diversi tipi di azioni. Si hanno dei carichi verticali che carichi verticali producono sollecitazioni di compressione in direzione verticale e delle forze laterali (vento o terremoti) che generano sollecitazioni di taglio e flessione; queste ultime vengono di solito raggruppate in forze nel piano e fuori del piano.

Lo studio dell’interazione tra comportamento nel piano e fuori dal piano è molto complicato poiché richiede un’analisi numerica agli elementi finiti e l’elaborazione basata su legami costitutivi piuttosto complicati.
Per questo motivo i due comportamenti vengono tipicamente analizzati separatamente. Nel primo caso l’attenzione dei ricercatori si sofferma sullo studio dell’interazione con il telaio portante e della conseguente modifica del regime di sollecitazioni negli elementi strutturali, mentre nel secondo caso si è interessati a limitare il pericolo di una possibile espulsione del pannello fuori dal piano, essendo questa un tipo di rottura estremamente fragile e quindi pericolosa per l’incolumità delle persone.
In questo studio di tesi ci si soffermerà solamente sul comportamento nel piano dei pannelli di tamponatura non considerando l'effetto delle forze fuori del piano per il quale si rimanda alla letteratura specifica.