Uno degli interventi più frequenti per le costruzioni esistenti in muratura è l’apertura di un vano in una parete in muratura portante. Le pareti di un edificio in muratura sono elementi strutturali primari con funzione portante, pertanto la libertà architettonica nella disposizione delle aperture ne risulterà fortemente limitata.
L’intervento di apertura di un vano va valutato e verificato con la massima cautela per evitare dissesti della struttura e per non peggiorare il comportamento dinamico del fabbricato in presenza dell’azione sismica.
In quest’articolo scoprirai come valutare la fattibilità dell’intervento di apertura vano in una muratura portante esistente e come controllare i limiti sulla variazione di rigidezza, resistenza e capacità di deformazione della parete ai sensi delle NTC2018 e della Circolare 2019.
Nel corso dell’articolo potrai scaricare un’applicazione implementata in Microsoft Excel (formato xls) che ti permetterà di affrontare agevolmente il problema dell’apertura di un vano in una muratura portante e di eseguire tutti i calcoli e le verifiche necessarie.
Potrai inoltre scaricare il Focus Normativo PDF che raccoglie tutte le prescrizioni sul tema estratte dalle NTC2018, dalla Circolare 2019 e da altri utili documenti tecnici di comprovata validità. Buona lettura.
Scarica l’app Wally (xls di Microsoft Excel) per il calcolo dell’intervento di apertura vano
Wally è l’app per il calcolo dell’intervento di apertura vano in una parete portante implementata in Microsoft Excel. Puoi scaricare la versione gratuita dell’app compilando i campi qui sotto. Riceverai all’istante una mail contenente il link per eseguire il download.
Apertura vano in una muratura portante: una scena ricorrente della pratica professionale
Un tuo cliente ha intenzione di ristrutturare un appartamento in un fabbricato in muratura portante e per ottenere 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 sarà capitato più di una volta.
Di fronte ad una richiesta del genere sapresti valutare la fattibilità dell’intervento di apertura vano in una muratura portante? Conosci tutte le limitazioni e i vincoli imposti dalla Normativa Tecnica?
Seguimi nel prosieguo di quest’articolo. Ti mostrerò tutte le prescrizioni delle NTC2018 e della Circolare 2019 su questo tema e i princìpi di base per il progetto, calcolo e verifica dell’intervento di apertura vano in una muratura portante.
Apertura vano in muratura portante: le prescrizioni della Circolare 2019
La Circolare 2019 fa rientrare l’intervento di apertura di un vano in una parete in muratura nella categoria degli interventi locali, così come specificato nell’estratto che ti riporto di seguito:
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 Circolare 2019, 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 Circolare 2019 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 emanato dal Comitato Tecnico Scientifico della Regione Toscana in data 3/10/2012 che affronta il problema del calcolo, verifica e realizzazione dell’intervento di apertura vano in una muratura. Ti riporto l’estratto di seguito:
[…] 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 della rigidezza della parete oggetto di intervento un valore pari al 15% in aumento o diminuzione. Troverai la versione integrale degli estratti citati nel Focus Normativo PDF che potrai scaricare fra poco.
La novità della Circolare 2019 rispetto alla precedente Circolare 2009
La 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 nella definizione di variazione non significativa. La precedente Circolare del 2009 invece non consentiva una diminuzione della resistenza e della capacità di deformazione passando dallo stato di fatto allo stato di progetto, ma ammetteva solo un incremento di tali parametri. Questa lieve differenza potrebbe in alcuni casi facilitare il superamento delle verifiche in caso di apertura di un vano in una parete portante.
Quest’ultima prescrizione della Circolare 2019 sulla riduzione ammissibile di resistenza e capacità deformativa potrebbe essere interpretata come in contrasto con quanto prescritto nel paragrafo 8.4.1 delle NTC2018, secondo capoverso. Ti riporto l’estratto di seguito:
Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere riferiti alle sole parti e/o elementi interessati, documentando le carenze strutturali riscontrate e dimostrando che, rispetto alla configurazione precedente al danno, al degrado o alla variante, non vengano prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della struttura nel suo insieme e che gli interventi non comportino una riduzione dei livelli di sicurezza preesistenti.
par. 8.4.1 – NTC2018
Alcuni uffici del Genio Civile interpretano la prescrizione appena citata come un divieto alla riduzione di resistenza e capacità deformativa a seguito della realizzazione di un intervento di apertura vano, contrariamente a quanto affermato nella Circolare 2019.
I suggerimenti per la corretta realizzazione dell’apertura di un vano in una muratura portante
Si riportano di seguito i suggerimenti e le prescrizioni di buon senso contenute nel documento tecnico del CTS Regione Toscana per la corretta realizzazione dell’apertura di un vano in una parete portante.
E’ da evitare la totale eliminazione di una parete portante. L’apertura di un nuovo vano in una muratura portante è bene che rispetti 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.
* Nota: i limiti geometrici appena elencati sono da considerarsi come regole di buona pratica costruttiva e sono riportati nel documento tecnico emanato dal Comitato Tecnico Scientifico della Regione Toscana dal titolo “Orientamenti interpretativi in merito a interventi locali o di riparazione in edifici esistenti” (Delibera Giunta Regionale n. 606 del 21/6/2010).
Come calcolare l’intervento di apertura vano in una muratura portante
Dovrebbe ora esserti chiaro quali sono i requisiti che 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 di fatto e d progetto (variazione contenuta entro il 15% secondo il CTS Regione Toscana);
- la resistenza della parete non deve variare significativamente fra stato di fatto e di progetto;
- la capacità di deformazione della parete non deve variare significativamente fra stato di fatto e di progetto.
Veniamo quindi al punto chiave di questo post: come si calcola la rigidezza, resistenza e deformabilità della parete in muratura? Per spiegartelo partiamo dal comportamento meccanico dell’elemento più semplice: un maschio murario isolato.
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 fino ad un valore 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 ovvero della porzione di muratura al di sopra delle aperture compresa fra due maschi murari consecutivi.
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.
Per scegliere fra il modello con fasce infinitamente rigide e fasce deformabili 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 architravi in acciaio o cemento armato;
- in caso contrario la fascia di piano può essere considerata deformabile.
La resistenza del maschio murario
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.
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. 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% dell’altezza;
- rottura per taglio-scorrimento o fessurazione diagonale ⇒ spostamento ultimo = 0.4% dell’altezza.
I valori percentuali indicati sono riportati al paragrafo C8.7.1.4 della Circolare del 2009 che può essere inteso come documento tecnico di comprovata validità. 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 maschio murario
Una volta note la rigidezza, la resistenza e lo spostamento ultimo del maschio sarà possibile determinare il legame taglio-spostamento della parete. Si tratta di un legame non lineare che può essere schematizzato con un tratto elastico ed uno perfettamente plastico.
Sommando i legami taglio-spostamento dei setti murari che compongono la parete, si otterrà il legame taglio-spostamento dell’intera parete, come mostrato nell’immagine di seguito.
Calcolo della rigidezza e resistenza della parete: il 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 sommando i legami taglio-spostamento dei singoli setti murari che compongono la parete.
Bisogna fare una precisazione sulla valutazione dell’altezza deformabile dei singoli setti, necessaria per la determinazione della rigidezza traslante di ciascun maschio murario.
Per la determinazione dell’altezza deformabile dei setti è possibile scegliere fra due ipotesi semplificative oppure utilizzare un metodo più accurato, il Metodo Dolce, che vedremo fra poco.
Le due ipotesi semplificative, alternative fra loro, sono le seguenti:
- ipotesi 1: considerare l’altezza deformabile di ciascun setto pari all’altezza di interpiano;
- ipotesi 2: considerare rigide le zone di intersezione fra maschi murari e fasce di piano e valutare l’altezza deformabile al netto delle zone rigide (vedi immagine sotto).
Metodo Dolce: una valutazione più accurata dell’altezza deformabile dei setti murari
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 (ipotesi 1 e 2).
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.
Una volta nota l’altezza efficace per ciascun setto murario, sarà possibile determinarne la rigidezza traslante. La rigidezza della parete sarà data dalla somma delle rigidezze dei singoli setti murari che la compongono. La resistenza della parete sarà data dalla somma delle resistenze dei setti. Lo spostamento ultimo della parete sarà dato dal minimo spostamento ultimo dei setti.
Scarica l’app Wally (xls di Microsoft Excel) per il calcolo dell’intervento di apertura vano
Wally è l’app per l’analisi dei pannelli esistenti in muratura portante implementata in Microsoft Excel. All’interno dell’app troverai un modulo interamente 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 di fatto e di progetto. Se necessario, potrai progettare e verificare il telaio di cerchiatura per limitare la variazione di rigidezza, resistenza e spostamento ultimo della parete.
Puoi scaricare la versione gratuita dell’app compilando i campi qui sotto. Riceverai all’istante una mail contenente il link per eseguire il download.
Scarica il Focus Normativo PDF sull’intervento di apertura vano in una muratura portante
Tutte le prescrizioni della Normativa Tecnica NTC2018, della Circolare 2019 e del documento tecnico emanato dal CTS Regione Toscana riguardanti l’intervento di apertura vano in una muratura portante raccolte in unico documento PDF scaricabile gratuitamente. Compila i campi qui sotto, riceverai all’istante un’email contenente il link per eseguire il download.
Guarda il video sull’apertura vano in una parete in muratura
Tutti i contenuti di quest’articolo riassunti in un breve video. Clicca sul tasto play per guardarlo. Buona visione.
Conclusioni
La rigidezza, resistenza e capacità deformativa della parete va valutata nello stato di fatto e nello stato di progetto ovvero prima e dopo la realizzazione della nuova apertura.
Se la variazione di rigidezza, resistenza e capacità deformativa della parete non rientra nei limiti di variazione non significativa (orientativamente una variazione percentuale del +/-15%), allora l’intervento di apertura del vano dovrà essere accompagnato dalla realizzazione di un telaio di cerchiatura per recuperare la rigidezza e resistenza perse in seguito alla realizzazione del vano. In caso contrario l’apertura potrà essere realizzata mettendo in opera solo un architrave in acciaio o cemento armato, adeguatamente dimensionato.
Trovi tutti i dettagli sul progetto, calcolo e verifica del telaio di cerchiatura di un vano nella seconda parte di questo post a questo link. Non perdertela.
Al prossimo articolo.
Marco
Articolo pubblicato il 4/3/2019, aggiornato il 28/6/2020.
