Indice di qualità muraria: definizione e procedura

L'Indice di qualità muraria, anche identificato con l’acronimo IQM, è un parametro essenziale per valutare le caratteristiche costruttive e meccaniche di una muratura.

Le murature, in particolare quelle storiche, sono dei materiali compositi spesso fortemente disomogenei, essendo ottenuti dalla combinazione di elementi (mattoni, pietre), di forme regolari o irregolari o appena sbozzati, di giunti di malta di vario spessore e spesso costruiti anche a più paramenti. Per poter intervenire su questi tipi di strutture è necessario condurre un’ispezione visiva iniziale che possa permettere di interpretarne, almeno qualitativamente, il comportamento meccanico attraverso la conoscenza dei seguenti parametri:

• Il livello di ammorsamento tra le diverse parti che costituiscono la sezione muraria, nonché la posizione e distribuzione dei vuoti interni;

• Le proprietà meccaniche della muratura, che possono essere determinate attraverso prove in situ;

• Le proprietà mineralogiche-petrografiche, chimico e fisiche dei materiali costituenti la muratura, come pietre, mattoni e malte.

Procedure di analisi per ottenere l’IQM

Per condurre un'analisi dell’indice di qualità muraria (IQM), è necessario studiare attentamente l’organizzazione degli elementi componenti, il tipo di materiale impiegato, le proprietà chimiche, fisiche e meccaniche che determinano l’interazione nei confronti delle sollecitazioni a cui è sottoposta la struttura.  In sintesi le attività da condurre si possono sintetizzare nelle seguenti fasi operative:

• Rilievo fotografico dei paramenti e della sezione muraria, se visibile, che garantisca l’ortogonalità fra il piano del fotogramma e la muratura;

• Rilievo geometrico-costruttivo della muratura sia in sezione che lungo i prospetti;

• Elaborazione grafica della sezione muraria, sia manualmente che digitalmente, per valutare i parametri costruttivi utili al calcolo del IQM.;

• Eventuale impiego di indagini soniche e analisi mineralogiche e petrografiche per valutare lo stato di conservazione e caratterizzare la malta utilizzata nella muratura.

Questa analisi fornisce un criterio attendibile per valutare li parametri costruttivi di maggiore importanza che determinano la risposta di una muratura alle azioni che la sollecitano, pervenendo ad un indice numerica caratterizzante, appunto l’indice di qualità muraria (IQM). I valori numerici di tali indici dipendono dal rispetto o meno di alcune condizioni relative alla corretta ed efficace messa in opera della muratura: i cosiddetti parametri della “regola dell’arte”. La “regola dell’arte” è l’insieme di tutti quegli accorgimenti costruttivi che, se eseguiti durante la costruzione di un muro, ne garantiscono un buon comportamento e ne assicurano la compattezza ed il comportamento monolitico.

Poiché i parametri della regola dell’arte influiscono in maniera diversa sulla risposta del muro a seconda della direzione dell’azione che sollecita il pannello, l’indice di qualità IQM sarà distinto in: IQM per azioni verticali, IQM per azioni orizzontali fuori piano ed IQM per azioni orizzontali nel piano.

In particolare, il valore numerico dell'IQM dipende dai seguenti parametri costruttivi:

• Resistenza degli elementi portanti (RE.EL);

• Forma degli elementi portanti (F.EL.);

• Dimensioni degli elementi portanti (D. EL);

• Orizzontalità dei filari (OR.);

• Sfalsamento dei giunti verticali (S.G.);

• Qualità della malta e contatto efficace tra gli elementi (MA);

• Presenza di diatoni (P.D.).

Su tali parametri si è chiamati ad esprimere un giudizio che può essere di “rispetto” ( R ), “parziale rispetto” ( PR ) o di “non rispetto” ( NR ). In funzione del grado di rispetto attribuito si assegna ad ogni parametro un punteggio dato dalla seguente tabella (estratta da art. A.Borri, A. De Maria “Il metodo IQM per la stima delle caratteristiche meccaniche delle murature: allineamento alla circolare n. 7/2019”, XVII Convegno ANDIS, Ascoli Piceno, 15-19 settembre 2019).

Tabella 1. Punteggi da attribuire ai parametri della regola dell’arte

Come si calcola la formula dell’IQM

I punteggi ottenuti dalla tabella 1 sono poi inseriti nelle formula riportate di seguito, a meno di alcuni coefficienti correttivi da applicare in funzione del tipo di malta utilizzata e del tipo di muratura considerata, ottenendo un punteggio globale (IQM), compreso tra 0 e 10 per ogni tipo di azione sollecitante.

• Per murature in mattoni pieni o blocchi di pietra, la formula è:

IQM = m × g × r × RE.EL. × (OR. + P.D. + F.EL. + S.G. + D.EL. + MA.)

• Per altri tipi di muratura:

IQM = m × RE.EL. × (OR. + P.D. + F.EL. + S.G. + D.EL. + MA.)

Dove:

• m, g e r sono coefficienti correttivi relativi alla qualità della malta.

• RE.EL, OR., P.D., F.EL., S.G., D.EL. e MA. sono i punteggi associati ai parametri costruttivi oggetto di valutazione.

La risoluzione delle precedenti espressioni conduce a tre valori di IQM (tutti compresi comunque fra 0 e 10) in base alla direzione di sollecitazione ed in funzione della tipologia di muratura analizzata (mattoni pieni/blocchi o altra tipologia muraria). Maggiore è il valore IQM e migliore sarà la risposta della muratura nei confronti dell’azione sollecitante considerata.

Con i tre valori dell’IQM per le sollecitazioni verticali, orizzontali e nel piano sarà possibile determinare anche la correlazione fra essi ed i valori meccanici della muratura proposti dalle NTC 2018 attraverso alcune curve sperimentali, mediante le quali è possibile calcolare i valori massimi, mini e medi di resistenza a compressione f, a taglio τ0, fV0 e modulo elastico E.

Procedura di Analisi per l’Indice di Qualità Muraria

La procedura di analisi comprende diverse fasi, tra cui:

• Rilievo fotografico dei paramenti e della sezione muraria, se visibile, che garantisca l’ortogonalità fra il piano del fotogramma e la muratura;

• Rilievo geometrico-costruttivo della muratura sia in sezione che lungo i prospetti;

• Elaborazione grafica della sezione muraria, sia manualmente che digitalmente, per valutare i parametri costruttivi utili al calcolo del IQM.;

• Eventuale impiego di indagini soniche e analisi mineralogiche e petrografiche per valutare lo stato di conservazione e caratterizzare la malta utilizzata nella muratura.

BIBLIOGRAFIA:

1. Binda L., Borri A., Vignoli A., Sull’analisi della Qualità muraria e la Modellazione della Risposta Sismica del Costruito: verso un “Manuale delle Murature Storiche”, XI Congresso Nazionale “L’ingegneria Sismica in Italia”, Genova 25-29 gennaio 2004.

2. Borri A., De Maria A., Il metodo IQM per la stima delle caratteristiche meccaniche delle murature: allineamento alla circolare n. 7/2019, XVIII Congresso Nazionale “L’ingegneria Sismica in Italia”, Ascoli Piceno 15-19 settembre 2019.

3. Binda L., Borri, A., Cardani G., Doglioni F., 2009b. Linee guida per la compilazione della scheda di valutazione dell’IQM (Allegato 3b.1-UR06-2). Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica (RELUIS). Progetto esecutivo 2005 – 2008.

4. Borri, A., De Maria, A., 2009c. Esempi compilati di scheda di valutazione dell’IQM (Allegato 3b.1-UR06-3). Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica (RELUIS). Progetto esecutivo 2005 – 2008.

5. Binda L., Borri, A., Cardani G., 2008. Linee guida per la definizione della qualità muraria di murature di pietra e/o di mattoni. Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica (RELUIS). Progetto esecutivo 2005 – 2008.