• Sviluppo e calibrazione di algoritmi numerici (WP1)

L’attività è partita dall’analisi approfondita dei risultati delle prove sperimentali condotte nell'ambito del progetto "CONSTRAIN" (https://2014-2020.ita-slo.eu/it/constrain) relative ad elementi strutturali in muratura rinforzati mediante la tecnica dell’intonaco armato con reti in materiale composito, applicata su uno o due facce (Fig.1).

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Fig.1 Consolidamento strutturale "CONSTRAIN" di pareti in muratura: applicazione (a) e configurazione per rinforzo su entrambi i lati (b), e su un solo lato (c).

È stata condotta un’attenta comparazione dell’evoluzione del danno nei vari campioni testati e una discussione critica e sistematica dei risultati, analizzando anche l’evoluzione dei parametri di rigidezza, energia cumulata e dissipata, e smorzamento. Ciò ha permesso l’identificazione dei meccanismi di risposta meccanica del sistema (Fig. 2) e la definizione di modelli analitico-meccanici affidabili per quantificare l’efficacia del rinforzo mediante semplici correlazioni di utile applicazione nella pratica progettuale professionale.

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Fig.2 Schematizzazione dei principali meccanismi di risposta meccanica del sistema di rinforzo per la riduzione della vulnerabilità sismica degli edifici in muratura.

Per estendere la validità degli schemi di comportamento identificati, sono stati sviluppati, calibrati e validati dei modelli numerici avanzati di dettaglio (mediante software Abaqus e OOFEM) - Fig 3. Questo ha consentito di analizzare e interpretare ancora più nello specifico le interazioni tra muratura e sistema rinforzo, estendere le casistiche di analisi a scenari differenti, anche più complessi e articolati, anche considerata la complessità delle configurazioni reali (in termini di materiali, geometrie, condizioni al contorno) - Fig 4.

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Fig.3 Schematizzazione dei due modelli numerici di dettaglio Abaqus (a) e OOFEM (b) ed esempio di validazione mediante confronto con prove sperimentali su maschi murari (c).

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Fig.4 Analisi parametriche condotte su configurazioni strutturali a complessità crescente: esempi di confronto tra quadri di danno emersi dalle simulazioni di dettaglio mediante i software Abaqus (a) e OOFEM (b).

Sono state analizzate le peculiarità e le potenzialità di differenti software commerciali di uso corrente nella pratica professionale per analisi pushover degli edifici in muratura (es. Midas GEN, Tremuri, PROSAP, SREMB), con lo scopo di identificare delle robuste metodologie per l’implementazione dei sistemi di rinforzo oggetto di studio nell’analisi sismica globale della struttura basata sul metodo del telaio equivalente a plasticità concentrata. Le diverse strategie operative sono state descritte e raccolte in maniera sistematica e confrontate.

• Guida per i progettisti all'applicazione delle strategie di intervento di "CONSTRAIN" (WP2)

Sono stati identificati degli esempi benchmark di configurazioni di pareti murarie a complessità crescente, per l'applicazione dei criteri di modellazione semplificata (metodo del telaio equivalente a plasticità concentrata) e delle correlazioni analitiche definite in precedenza. 

È stato eseguito il confronto e la discussione critica dei risultati delle simulazioni eseguite con i diversi software analizzati, evidenziando analogie e differenze ottenute con i differenti strumenti - Fig.5. Relativamente ad alcune configurazioni, inoltre, è stato condotto un controllo di attendibilità dei risultati delle analisi semplificate mediante confronto con quelli ottenuti dalla modellazione di dettaglio.

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Fig.5 Un esempio di confronto dei risultati ottenuti dall’analisi di una parete in muratura mediante l’ausilio di differenti software di calcolo (modelli a telaio equivalente) del metodo analitico-meccanico semplificato.

Oltre a svariate configurazioni semplici di maschi murari, portali, singole pareti a uno o più livelli, si sono analizzati mediante analisi pushover anche un edificio pilota ad unica cella (già testato sperimentalmente nell’ambito del progetto “CONSTRAIN”), ed un intero edificio reale – Fig.6. I risultati hanno evidenziato, in generale, una buona congruenza tra i risultati ottenuti con i diversi strumenti di calcolo utilizzati. L’analisi di quest’ultimo caso studio ha inoltre permesso anche di confrontare sulla scala globale dell’intero edificio gli effetti dell’intervento realizzato con differenti gradi di invasività (es. applicazione su un solo lato delle sole pareti perimetrali o di tutte le pareti, applicazione su entrambi i lati di tutte le pareti).

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Fig.6 Confronto dei risultati ottenuti dall’analisi di un edificio reale in muratura mediante l’ausilio di differenti software di calcolo (modelli a telaio equivalente).

Tutti i partner hanno cooperato, coerentemente alle proprie specifiche aree di competenza, alla stesura di “Linee guida per la progettazione e applicazione delle strategie CONSTRAIN". Il documento è strutturato in tre differenti capitoli, ciascuno dedicato a un ruolo specifico dell’utente: proprietari/gestori dei beni immobiliari e investitori, progettisti, appaltatori e operatori di cantiere:

• Sezione per proprietari/gestori dei beni immobiliari e investitori: contiene informazioni su quando è necessario il rinforzo strutturale degli edifici esistenti, in quali casi è consigliabile utilizzare il sistema CONSTRAIN, ne analizza gli aspetti economici e di applicabilità anche in edifici tutelati da vincoli architettonici.
• Sezione per progettisti: descrive le fasi del processo di progettazione dell’intervento, dall’ispezione preliminare dell’edificio e raccolta dei dati significativi, illustra la strategia di modellazione strutturale per la valutazione della vulnerabilità sismica. La sezione include anche esempi di analisi, indicazioni per l’interpretazione dei risultati ottenuti con diversi software commerciali e presenta infine il manuale di manutenzione del sistema CRM.
• Sezione per imprese esecutrici e operatori di cantiere: fornisce istruzioni dettagliate su tutte le fasi applicative, dall’ispezione della muratura alla preparazione del supporto e all’esecuzione del rinforzo CONSTRAIN. Ogni passaggio è spiegato con l’ausilio di illustrazioni, evidenziando le fasi critiche e gli errori più comuni da evitare. Vengono inoltre esplicati gli aspetti operativi per la realizzazione corretta dell’intervento di rinforzo, corredati da elaborati grafici di dettaglio (es. connessioni d’angolo e agli incroci murari, collegamenti in fondazione e tra piani) – Fig.7.

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Fig.7 Estratto dalle “Linee guida CONSTARIN” con alcuni dettagli costruttivi del sistema di rinforzo “CONSTRAIN” per il consolidamento strutturale di edifici esistenti in muratura.

• Applicazione pilota su alcuni edifici esistenti in muratura (WP3)

Sono stati indentificati due edifici “caso studio” su cui prevedere l’applicazione della strategia di rinforzo proposta: 

• in Italia, è stato individuato un edificio di edilizia popolare a Udine risalente agli anni '50 (Fig.8a): si tratta di una struttura in muratura di mattoni su due livelli più interrato. La struttura è stata selezionata poiché è una tipologia molto ricorrente nelle costruzioni realizzate all'epoca per l’edilizia popolare in tutta Italia, su progetto del Ministero dei Lavori Pubblici. In questo caso l’obiettivo è quello di rinforzare l’edificio limitando al massimo l’invasività dell’intervento all’interno, così di ridurre il costo e il disagio legato allo spostamento temporaneo degli inquilini.
• In Slovenia è stato individuato un edificio storico nel centro di Lubiana (Fig.8b) risalente al 1885: si tratta di una struttura in muratura di mattoni su tre livelli più interrato e mansarda. L’edificio è soggetto a tutela delle facciate esterne e di alcuni affreschi in alcuni ambienti comuni interni (Fig.8b). In questo caso l’obiettivo è quello di rinforzare l’edificio intervenendo solo dall’interno, conservando le facciate esterne.

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Fig.8 I due “casi studio: l’edificio di Udine (a) e quello di Lubiana (b).

Per ciascuno dei due edifici sono stati raccolti la documentazione tecnica e i disegni originali e sono state svolte le necessarie operazioni di sopralluogo e rilievo. Sull’edificio a Udine sono state svolte indagini in-situ, per acquisire ulteriori informazioni sulle caratteristiche dei materiali (Fig.9a). Per l’edificio storico a Lubiana sono invece state eseguite delle approfondite visite ispettive per verificare lo stato di fatto e valutare la consistenza delle membrature principali per dedurne poi le caratteristiche meccaniche (Fig.9b).

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Fig.9 Indagini conoscitive sui due edifici pilota: prove distruttive in-situ sull’edificio a Udine (a) e indagini visive e di rilevo sull’edificio a Lubiana (b).

La valutazione della vulnerabilità sismica dei due edifici “caso studio” è stata condotta mediante analisi pushover globale, applicando il modello a telaio equivalente a plasticità concentrata, coerentemente a quanto precedentemente descritto. In particolare, sono stati utilizzati i software Midas Gen (per l’edificio a Udine) e 3Muri (per quello di Lubiana). I risultati hanno evidenziato che, allo stato di fatto, la capacità sismica di entrambi gli edifici risulta insufficiente rispetto ai requisiti previsti dalle normative vigenti. Le simulazioni stanno proseguendo sui modelli che trattano lo stato rinforzato mediante sistema "CONSTRAIN": verrà eseguito un confronto tra le prestazioni strutturali pre e post-intervento.

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Fig.10 I due modelli numerici elaborati per l’analisi di vulnerabilità sismica dell’edificio di Udine (a) e di Lubiana (b).

Coerentemente con le istruzioni ed i dettagli costruttivi delle “Linee guida CONSTRAIN”, si stanno inoltre finalizzando i disegni esecutivi delle due strutture e degli interventi di rinforzo previsti. In parallelo si stanno completando l’analisi dei prezzi delle lavorazioni previste e lo studio dei costi diretti e indiretti (es. legate alla ricollocazione temporanea degli occupanti) legati all’intervento, anche in confronto a strategie di rinforzo tradizionali.

• Attività di divulgazione e comunicazione

Nei mesi di ottobre e novembre 2025 si svolgono una serie di seminari tecnici e conferenze tematiche per la divulgazione dei risultati del progetto, rivolte a:

• iscritti degli ordini professionali (Ingegneri) - 8 incontri di 3h (4 in Italia, 4 in Slovenia)  
• tecnici della PA, Protezione Civile, Associazione Nazionale Costruttori Edili - 6 incontri di 3h (3 in Italia, 3 in Slovenia)

Inoltre, il LP ha l’occasione di comunicare e divulgare le attività di progetto in corso nell’ambito di due convegni internazionali nel settore dell’ingegneria civile:

• REHABEND Congresso “Construction Pathology, Rehabilitation Technology and Heritage Management” (7-9 maggio 2024): presentazione della memoria dal titolo “The strengthening of floor and roof masonry ring beams with fibre-based composite materials: experimental tests”;
• HIVIB Symposium “16th International Symposium on Human-Induce Vibrations and Seismic Influencer on Structures” (15-18 maggio 2024): presentazione della memoria del titolo “Seismic performance of CRM strengthened masonry: from experiments to analytic approach”