Un tuo cliente ha appena acquistato un appartamento in un fabbricato in muratura portante ed in seguito ad una nuova distribuzione degli spazi interni vorrebbe creare un’apertura in una parete portante per collegare due ambienti. E’ un caso molto frequente nella pratica professionale. Probabilmente ti ci sarai ritrovato più di una volta. Se dovesse capitarti una richiesta del genere da parte di un tuo cliente sapresti valutare la fattibilità dell’intervento? Conosci tutte le limitazioni e i vincoli imposti dalla Normativa Tecnica

Nel nuovo post di oggi ti spiego come valutare la fattibilità di un intervento di apertura di un vano in una muratura portante e come controllare i limiti sulla variazione della rigidezzaresistenza e capacità di deformazione della parete secondo le prescrizioni della Normativa Tecnica.

Alla fine di quest’articolo  potrai scaricare una risorsa che ti aiuterà ad affrontare rapidamente il problema dell’apertura di un vano in una muratura portante e ad eseguire tutti i calcoli e le verifiche richieste dal caso. Buona lettura 🙂

Cosa prescrive la Normativa Tecnica

Uno degli interventi più frequenti sulle strutture esistenti in muratura portante riguarda l’apertura di un vano in un setto murario. Le strutture in muratura limitano fortemente la libertà architettonica nella disposizione delle aperture. Le pareti di un edificio in muratura hanno funzione portante, pertanto l’intervento di apertura di un vano va valutato e verificato con la massima cautela per evitare dissesti della struttura e non peggiorare il comportamento dinamico del fabbricato in presenza dell’azione sismica. 

La Normativa Tecnica fa rientrare l’intervento di apertura di un vano in una parete nella categoria degli interventi locali, così come specificato nella Circolare esplicativa delle NTC2018 di cui ti riporto l’estratto:

RIPARAZIONE O INTERVENTO LOCALE

Ricadono in questa categoria gli interventi che non alterano significativamente il comportamento globale della costruzione;

[…] la modifica di una parte limitata della struttura (ad es. l’apertura di un vano in una parete, accompagnata da opportuni rinforzi) può rientrare in questa categoria, a condizione che si dimostri che l’insieme degli interventi non modifichi significativamente rigidezza, resistenza nei confronti delle azioni orizzontali e capacità di deformazione della struttura.

Per questa categoria di intervento non è richiesta la valutazione della sicurezza globale dell’opera ma, nel caso di rafforzamento locale finalizzato al miglioramento del funzionamento di elementi strutturali o alla limitazione di meccanismi di collasso, è richiesta la valutazione della variazione del livello locale di sicurezza.

Par. C8.4.1 – Circolare 21 gennaio 2019, n.7

Come specificato dalla Normativa, l’intervento di apertura di un vano potrà essere eseguito a patto che non si verifichino variazioni significative di rigidezza, resistenza e capacità di deformazione della parete in cui si va ad eseguire l’apertura.

Ma cosa vuol dire non modificare significativamente la rigidezza? La Normativa Tecnica non quantifica numericamente il range ammissibile di variazione che possono subire i parametri di resistenza, rigidezza e deformabilità della parete. A tal proposito si può fare riferimento ad un documento tecnico di comprovata validità di cui ti riporto l’estratto:

[…] ai fini del dimensionamento degli elementi e della parete nel suo stato di progetto, deve essere dimostrato che la rigidezza dell’elemento variato (parete) non cambi significativamente rispetto allo stato preesistente (orientativamente ± 15%);

par. 1.2 – Orientamenti interpretativi in merito a interventi locali o di riparazione in edifici esistenti

Comitato Tecnico Scientifico della Regione Toscana – Aggiornamento del 3/10/2012

Si può pertanto assumere come limite di variazione significativa di rigidezza un valore pari al 15% in aumento o diminuzione.

La novità della Circolare 2019

La nuova Circolare n.7 del 21 gennaio 2019 introduce una novità rispetto alla precedente Circolare del 2009. Con l’attuale Circolare è ammessa una diminuzione di resistenza e di capacità deformativa, purché rientri nel limite percentuale stabilito di variazione non significativa. La precedente Circolare invece non consentiva una diminuzione della resistenza e della capacità di deformazione passando dallo Stato Ante-Operam a quello Post-Operam, ma ammetteva solo un incremento di tali parametri. Una differenza che senz’altro facilita il superamento delle verifiche in caso di apertura di un vano in una parete portante.

Come valutare la fattibilità dell’intervento di apertura di un vano in una muratura portante

L’apertura di un nuovo vano in una muratura portante deve rispettare i seguenti limiti geometrici sulla distanza dagli spigoli del fabbricato e dalle murature ortogonali:

  • distanza dell’apertura dal muro ortogonale maggiore o uguale di 50 cm; tale limite non si applica se il muro oggetto dell’apertura prosegue oltre il muro ortogonale;
  • distanza di porte o finestre nelle pareti perimetrali esterne maggiore o uguale a 1 m dall’angolo, compreso lo spessore del muro trasversale;
limiti geometrici apertura vano
Limiti geometrici per l’apertura di un vano

Dovrebbe ora risultarti chiaro quali requisiti deve rispettare l’intervento di apertura di un vano in una muratura. Te li sintetizzo di seguito:

  • La rigidezza della parete non deve variare significativamente fra stato ante-operam e post-operam (variazione contenuta entro il 15%);
  • La resistenza della parete non deve variare significativamente fra stato ante-operam e post-operam;
  • La capacità di deformazione della parete non deve variare significativamente fra stato ante-operam e post-operam.

Veniamo quindi al punto chiave di questo post: come si controllano questi parametri? Per spiegartelo partiamo dal comportamento dell’elemento più semplice. Un setto murario isolato.

Maschio murario isolato: rigidezza, resistenza e spostamento ultimo

La rigidezza del maschio murario e l’influenza delle fasce di piano

Un setto murario isolato può essere schematizzato come un elemento monodimensionale deformabile a flessione e a taglio. A differenza delle aste delle strutture in cemento armato o acciaio, la deformabilità tagliante non può essere trascurata rispetto alla deformabilità flessionale per una corretta valutazione della rigidezza del maschio murario.

I moduli elastici normali e tangenziali dovranno essere ridotti al massimo del 50% per tener conto della fessurazione del muro, come specificato dalla Normativa Tecnica:

Nel rappresentare la rigidezza degli elementi strutturali si deve tener conto della fessurazione. In caso non siano effettuate analisi specifiche, la rigidezza flessionale e a taglio di elementi in muratura, calcestruzzo armato, acciaio-calcestruzzo, può essere ridotta sino al 50% della rigidezza dei corrispondenti elementi non fessurati, tenendo debitamente conto dello stato limite considerato e dell’influenza della sollecitazione assiale permanente.

par. 7.2.6 – NTC2018

Lo schema statico del setto murario, al fine della determinazione della sua rigidezza traslante, dipende dalle caratteristiche delle fasce di piano. Per fasce di piano infinitamente rigide e resistenti, il vincolo alla testa del setto sarà un doppio pendolo, pertanto le rotazioni della testa del setto saranno impedite. Per fasce deformabili, il vincolo alla testa del setto sarà una cerniera, le rotazioni alla testa del setto saranno consentite. Ma come valutare la rigidezza delle fasce di piano? Puoi considerare i due elementi seguenti:

  • fasce infinitamente rigide: le fasce di piano hanno lo stesso spessore dei setti murari e si riscontra la presenza di cordoli in cemento armato e/o piattabande in acciaio o cemento armato;
  • In caso contrario la fascia di piano può essere considerata deformabile.
Vincoli alla testa dei setti
Schema statico della parete in presenza di fasce rigide e deformabili

La resistenza

La resistenza del maschio murario nei confronti delle azioni orizzontali nel piano può essere valutata per tre distinti meccanismi di rottura:

  • rottura per pressoflessione;
  • rottura per fessurazione diagonale;
  • rottura per taglio scorrimento.

A ciascun meccanismo di rottura sarà associato un valore del taglio resistente. Il taglio resistente della parete sarà dato dal minore dei valori ottenuti per i tre meccanismi di rottura.

meccanismi rottura muratura
Meccanismi di rottura di un setto murario isolato

Lo spostamento ultimo del maschio murario

La capacità di deformazione di un maschio murario viene determinata, sulla base di evidenze sperimentali, come percentuale dell’altezza del setto. Più è alto il setto, maggiore sarà lo spostamento ultimo. Ma il valore percentuale dell’altezza che definisce lo spostamento ultimo dipende anche dal meccanismo di rottura del setto. In particolare:

  • rottura per pressoflessione ⇒ Spostamento ultimo = 0.6% di H;
  • rottura per taglio-scorrimento o fessurazione diagonale ⇒ Spostamento ultimo = 0.4% di H.

Dai limiti indicati si evince che la rottura per pressoflessione assicura una maggiore duttilità del setto murario rispetto alla rottura per taglio.

Il legame forza-spostamento del setto murario

Una volta note la rigidezza, la resistenza e lo spostamento ultimo del maschio, sarà possibile determinare il legame forza-spostamento della parete. Si tratta di un legame non lineare che può essere schematizzato con un tratto elastico ed uno perfettamente plastico.

Legame taglio-spostamento del maschio
Legame taglio-spostamento dei setti murari (grafico di sinistra); legame taglio-spostamento della parete (grafico di destra)

La rigidezza e resistenza della parete: metodo dei setti murari in serie

Ora che ti è chiaro come valutare la rigidezza e la resistenza del singolo maschio murario, vediamo come valutare la rigidezza e resistenza dell’intera parete a cui il setto murario appartiene. Conoscendo il legame forza-spostamento dei singoli setti, possiamo valutare la rigidezza e resistenza della parete.

Bisogna fare una precisazione sulla valutazione dell’altezza deformabile dei singoli setti, necessaria per la determinazione della rigidezza traslante di ciascun maschio murario. Ci sono due possibili strade approssimate: 

  • considerare l’altezza deformabile di ciascun setto pari all’altezza di interpiano;
  • considerare l‘altezza deformabile di ciascun setto fino alla sommità delle aperture, ipotizzando una fascia rigida alla sommità dei setti in corrispondenza delle zone di intersezione fra maschi e fasce di piano (vedi immagine sotto).
Altezza dei maschi murari
Valutazione dell’altezza deformabile dei setti murari. Nodi rigidi di intersezione fra maschi e fasce (schema in alto); nodi deformabili (schema in basso)

Valutazione dell’altezza deformabile dei setti con il Metodo Dolce

Un metodo più accurato per la determinazione dell’altezza deformabile dei setti è il Metodo Dolce. Tale metodo ipotizza un parziale irrigidimento in corrispondenza del nodo di intersezione fra maschi murari e fasce di piano, individuando un’altezza deformabile intermedia fra le due viste in precedenza.

Per ottenere l’altezza deformabile di ciascun setto bisognerà tracciare delle direttrici con inclinazione massima di 30° dai vertici inferiori e superiori delle aperture per determinare l’altezza h’ del setto. L’altezza h’ sarà valutata in corrispondenza della mezzeria del setto. 

Dall’altezza h’ è possibile determinare l’altezza efficace Heff che sarà funzione dell’altezza di interpiano e della lunghezza del setto murario.

Metodo Dolce altezza efficace dei maschi murari
Metodo Dolce: schema per la determinazione dell’altezza deformabile dei setti

Una volta nota l’altezza efficace per ciascun setto murario, sarà possibile determinarne la rigidezza. La rigidezza della parete sarà data dalla somma delle rigidezze dei singoli setti murari che la compongono. La resistenza sarà data dalla somma delle resistenze dei setti. Lo spostamento ultimo sarà dato dal minore dello spostamento ultimo dei setti.

Valuta la fattibilità dell’intervento di apertura vano: scarica l’app Wally

Wally è l’app per l’analisi dei pannelli esistenti in muratura portante. All’interno dell’app troverai un modulo dedicato al progetto e verifica dell’intervento di apertura vano in una parete portante. Potrai valutare la rigidezza, resistenza e capacità deformativa della parete nello stato ante-operam e post-operam. Se necessario, potrai progettare e verificare il telaio di cerchiatura per limitare la variazione di rigidezza, resistenza e spostamento ultimo della parete. Potrai stampare una dettagliata relazione di calcolo in formato A4 e con un layout professionale. Trovi tutti i dettagli sull’app cliccando sul tasto qui sotto:

Conclusioni

La rigidezzaresistenza e capacità deformativa della parete va valutata nello stato ante-operam (stato di fatto) e post-operam (stato di progetto) ovvero prima e dopo la realizzazione del nuovo vano. Se la variazione di rigidezza, resistenza e capacità deformativa rientra nei limiti percentuali fissati (+/-15%), allora l’apertura potrà essere realizzata prevedendo una semplice piattabanda. In caso contrario sarà necessario un intervento di cerchiatura del vano per recuperare la rigidezza e resistenza perse in seguito alla realizzazione del vano. Trovi tutti i dettagli sull’intervento di cerchiatura di un vano nella seconda parte di questo post. Puoi leggerla a questo link. Non perdertela. 

A lunedì prossimo.

Marco

Apertura vano in muratura portante: cosa prescrivono le NTC2018
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