A cosa servono le catene di acciaio nascoste negli antichi edifici in muratura?

Vi sarà certamente capitato, magari girando in diversi centri storici d'Italia, di notare la presenza di "particolari" elementi a forma di piastre o simili presenti sulle facciate degli edifici in muratura. Questo dispositivo rappresenta la parte terminale di una catena in acciaio "nascosta" all'interno dell'edificio e comunicante con la parete muraria presente sull'altro estremo dello stesso. A cosa serve? Può essere pensato a tutti gli effetti come un dispositivo antisismico, realizzato a posteriori dall'effettiva costruzione dell'opera. In questo articolo ne descriviamo il funzionamento nei suoi aspetti principali.

Gli edifici in muratura sotto azioni sismiche

Per capire l'effettiva utilità di questo dispositivo è necessario comprendere come si comporta un edificio in muratura – cioè realizzato con mattoni e malta e privo di qualsiasi elemento in calcestruzzo – quando arriva un terremoto. L'efficacia del sistema strutturale può però essere inficiata da una mancanza di collaborazione tra le varie pareti componenti il sistema, solitamente per effetto della mancanza di efficaci vincoli tra:

• Due pareti ortogonali tra loro;
• La generica parete e l'impalcato (cioè il piano) generico che compone in altezza lo sviluppo dell'edificio.

Si dice in questi casi che la struttura non riesce ad avere un comportamento scatolare perché, proprio per effetto della mancanza di questi vincoli, non è solida come lo sarebbe una scatola ben chiusa. L'assenza di un comportamento scatolare in un edificio in muratura pregiudica drasticamente il comportamento sismico dello stesso e lo rende estremamente vulnerabile. Pertanto, garantire preventivamente un comportamento scatolare assicura una performance sismica nettamente superiore. Questo solitamente si ottiene con diversi accorgimenti costruttivi, per esempio quelle che vanno sotto il nome di ammorsature delle pareti. Se però abbiamo a che fare con un edificio già costruito, questi accorgimenti potrebbero non esserci e quindi diventa prioritario cercare di porre un rimedio al difetto.

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Il problema del ribaltamento delle pareti

Se la generica parete muraria non è dotata di alcun vincolo tra pareti ortogonali, ovvero ad ogni piano dell'edificio, allora è vulnerabile al fenomeno di ribaltamento fuori dal piano. Cosa vuol dire?

Semplicemente che la parete ribalta a terra come se fosse un foglio di carta posto in verticale su un tavolo, ad esempio. A differenza del foglio di carta, però, la parete ribalta soltanto se ci sono importanti forze in gioco (per capirci, non ribalta in condizioni "ordinarie", cosa che farebbe invece il foglio di carta). Purtroppo, in presenza di un terremoto queste forze ci sono e nascono proprio perché la parete ha una importante massa esposta. Quindi, in sostanza, se l'edificio in muratura non ha un comportamento scatolare (principalmente perché non ha i vincoli di cui sopra), allora sotto azioni sismiche le pareti possono risentire di meccanismi di ribaltamento che, progressivamente, indeboliscono il sistema nel suo complesso e ne causano il collasso, globale o parziale.

Evitare la nascita di questi meccanismi è prerogativa degli ingegneri che sviluppano progetti di miglioramento sismico del costruito esistente.

La catena di collegamento

Per evitare che si verifichi il ribaltamento fuori piano è possibile inserire dei dispositivi in acciaio, appunto delle catene, che garantiscono un collegamento solido tra i muri portanti, ovviando alla eventuale mancanza di vincoli. In questo modo, l'edificio ritorna ad avere un comportamento strutturale scatolare nel suo complesso e può garantire una buona performance sismica in caso di terremoto.

Come viene realizzata? La catena si compone di un elemento in acciaio che corre da una parte all'altra dell'edificio, di forma solitamente circolare, e collega le due pareti interessate mediante dei dispositivi terminali chiamati capochiave. Questo può essere formato da una piastra in acciaio di forma varia, per esempio circolare o rettangolare, mentre altre volte assume una forma molto allungata, cosiddetta a paletto. Nei fatti, è proprio il capochiave quello che vediamo sulla facciata dell'edificio, mentre la catena (che è un elemento interno) viene in molti casi nascosta in controsoffittature.

In questo modo, se un muro portante tende a ribaltare, la catena in acciaio va in carico e funge da contrasto contro il ribaltamento. Nel contrastare il meccanismo, nasce una forza di trazione dentro alla catena che deve essere ovviamente assorbita da un qualche altro elemento. Per tale ragione, interviene il capochiave nella parete opposta: nei fatti, le due pareti collegate si stabilizzano tra loro per il tramite della catena che funge da vincolo relativo tra le parti. A sua volta, il muro stabilizzante è vincolato per contatto ai solai presenti, ovvero ai muri perimetrali ortogonali, garantendo nel complesso un regolare flusso delle azioni interne.