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La messa in opera del telaio di cerchiatura si rende necessaria a seguito dell’apertura di un nuovo vano in una parete in muratura, nel caso in cui la parete subisca una diminuzione significativa di rigidezza, resistenza o capacità deformativa. Il telaio di cerchiatura ha lo scopo di ridurre la variazione di rigidezza e resistenza della parete dopo la realizzazione della nuova apertura.

In quest’articolo ti mostro come calcolare il telaio di cerchiatura per l’apertura di un vano in una parete portante, quale schema statico utilizzare ai fini del calcolo e quali sono i limiti geometrici da rispettare per la sua messa in opera.

telaio di cerchiatura

Contenere le variazioni di rigidezza, resistenza e capacità di deformazione della parete oggetto di intervento è indispensabile per poter classificare l’intervento di apertura vano come intervento locale, evitando in tal modo di eseguire l’analisi globale dell’intero edificio esistente.

Nel corso dell’articolo potrai scaricare un’applicazione implementata in Microsoft Excel (xls) che ti consentirà di progettare e verificare il telaio di cerchiatura ed eseguire la verifica dell’intervento di apertura vano in una parete in muratura.

Potrai inoltre scaricare nel corso dell’articolo il Focus Normativo PDF che raccoglie tutte le prescrizioni delle NTC2018, della Circolare 2019 e del documento tecnico emanato dal CTS Regione Toscana sull’intervento di apertura vano in una parete portante.


Scarica l’app Wally (xls di Microsoft Excel) per il calcolo dell’intervento di apertura vano e del telaio di cerchiatura

quick download wally

Wally è l’app per il progetto e verifica del telaio di cerchiatura per l’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.

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    Telaio di cerchiatura: quando è necessario

    In un post precedente ti ho parlato dell’intervento di apertura di un vano in una parete portante in muratura e dei limiti della Normativa Tecnica riguardanti la variazione di rigidezza, resistenza e deformabilità della parete. Ti ho spiegato anche come valutare tali variazioni. Per comodità ti riporto qui una sintesi.

    La variazione di rigidezza, resistenza e capacità deformativa della parete fra stato di fatto e stato di progetto dovrà essere non significativa. La Circolare 2019 non quantifica numericamente il range ammissibile di variazione non significativa per la 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 e che quantifica una variazione ammissibile di rigidezza della parete pari al 15%.

    Per controllare il rispetto delle condizioni sopra riportate, bisognerà valutare la rigidezza, resistenza e capacità di deformazione della parete nello stato di fatto (prima della realizzazione della nuova apertura) e di progetto (dopo la realizzazione della nuova apertura) relativamente al singolo interpiano oggetto dell’intervento. Non sarà necessario analizzare l’intera parete del fabbricato in tutta la sua altezza.

    cerchiatura: analisi singolo piano

    Se a seguito dell’apertura del vano nella parete si verificherà una riduzione significativa di rigidezza e resistenza, allora sarà necessario prevedere la messa in opera del telaio di cerchiatura.

    Il telaio di cerchiatura sarà necessario solo se la rigidezza e resistenza della parete subiranno una diminuzione fra stato di fatto e stato di progetto, in quanto la presenza del telaio di cerchiatura incrementa la rigidezza e resistenza dell’intera parete.

    cerchiatura: variazione di rigidezza e resistenza

    Telaio di cerchiatura: lo schema statico per il calcolo

    Per valutare la rigidezza e resistenza del telaio di cerchiatura è indispensabile definirne correttamente lo schema statico ed è fondamentale che la realizzazione del telaio di cerchiatura e i dettagli costruttivi delle unioni fra gli elementi assicurino il grado di vincolo ipotizzato nel calcolo.

    Una volta note la rigidezza e la resistenza della parete nello stato di fatto e di progetto (per valutare questi parametri potrai utilizzare l’app Wally scaricabile alla fine dell’articolo), bisognerà dimensionare il telaio di cerchiatura in modo tale da rendere non significativa la modifica di rigidezza e resistenza della parete.

    Come detto in precedenza, la Circolare 2019 non specifica i limiti entro i quali la variazione di rigidezza e resistenza può essere considerata non significativa. A tale scopo può essere utilizzato come riferimento il documento tecnico del CTS Regione Toscana che indica un valore limite del 15% per la variazione della rigidezza e resistenza della parete. Troverai l’estratto nel Focus Normativo PDF che potrai scaricare in fondo alla pagina.

    Vincoli alla base e alla testa dei montanti

    Il vincolo interno fra architrave e montanti dovrà essere obbligatoriamente un incastro al fine di assicurare il coretto comportamento statico del telaio metallico ed evitare labilità nel caso in cui non si riesca a realizzare un incastro alla base dei montanti.

    Il vincolo alla base dei montanti può essere modellato come:

    • un incastro: questo vincolo viene applicato quando il giunto di base dei montanti è collegato ad un cordolo in cemento armato tramite dei tirafondi. Il cordolo corre lungo l’intera lunghezza dell’apertura, collegando i montani al piede. In alternativa il collegamento può essere realizzato tramite la messa in opera di un traverso in acciaio collegato alla base dei piedritti;
    • una cerniera*: questo vincolo viene applicato quando non è presente un cordolo inferiore che collega i due montanti, né un traverso inferiore di collegamento.
    cerchiatura: schema statico

    (*) Attenzione: l’adozione del vincolo a cerniera alla base dei montanti deve essere valutata con cautela. Nella pratica infatti non è possibile realizzare una cerniera perfetta. Il collegamento alla base dei montanti offrirà sempre un certo grado di vincolo nei confronti delle rotazioni. Ne deriva che la rigidezza reale del telaio sarà maggiore rispetto a quella calcolata utilizzando lo schema statico con cerniere alla base. Si suggerisce di prevedere, quando possibile, dei dettagli costruttivi che assicurino un  incastro alla base e assumere tale ipotesi nel calcolo.

    Schema statico semplificato per il dimensionamento dei montanti

    Un primo dimensionamento della sezione dei montanti può essere eseguito ipotizzando il traverso infinitamente rigido. Sotto tale ipotesi è possibile calcolare la rigidezza traslante dei montanti adottando uno fra i due seguenti schemi statici semplificati:

    • incastro scorrevole in testa e incastro alla base del montante, nel caso di presenza di cordolo o traverso inferiore;
    • incastro scorrevole in testa e cerniera alla base del montante, nel caso di assenza di cordolo o traverso inferiore.
    telaio di cerchiatura: schema statico semplificato

    Da questi schemi statici è possibile calcolare la rigidezza traslante dei montanti e valutare la sezione necessaria per ridurre al massimo la variazione di rigidezza dell’intera parete. Le formule da utilizzare per il calcolo della rigidezza traslante del singolo profilo del montante sono le seguenti:

    Km = 12 E I / H3 per il telaio con incastri alla base

    Km = 3 E I / H3 per il telaio con cerniere alla base

    • E = modulo elastico dell’acciaio
    • I = momento d’inerzia del profilo del montante (*)
    • H = altezza del montante

    (*) Nel caso di montante composto dall’insieme di più profili, il momento d’inerzia del montante sarà dato dalla somma dei momenti d’inerzia dei singoli profili.

    La rigidezza traslante dello schema semplificato telaio di cerchiatura con traverso rigido sarà data dalla somma delle rigidezze traslanti dei singoli montanti.

    Schema statico completo per il calcolo della rigidezza traslante

    Lo schema statico semplificato visto in precedenza può essere utilizzato ai fini del predimensionamento, ma non è abbastanza accurato per il calcolo definitivo dell’intervento. Tale schema sovrastima la rigidezza traslante del telaio di cerchiatura in quanto non tiene conto dell’effettiva rigidezza flessionale del traverso, che nella realtà non sarà infinitamente rigido.

    Per calcolare la rigidezza traslante del telaio di cerchiatura bisognerà risolvere lo schema completo del telaio considerando le sezioni adottate per i montanti e per il traverso. Nell’app Wally è implementata la risoluzione completa del telaio di cerchiatura per il calcolo della rigidezza traslante.

    cerchiatura: wally analisi del telaio

    Telaio di cerchiatura: analisi statica non lineare (video)

    Questo paragrafo è disponibile anche in versione video. Clicca su play per guardarlo.

    La resistenza e il legame forza-spostamento del telaio di cerchiatura sottoposto ad azioni orizzontali va valutata eseguendo un’analisi statica non lineare con ridistribuzione dei momenti che tiene conto della progressiva formazione delle cerniere plastiche all’aumentare dello spostamento laterale del telaio. Tale tipologia di analisi è implementata nell’app Wally.

    La forma del legame taglio-spostamento del telaio di cerchiatura dipende dall’ordine di formazione delle cerniere plastiche nel traverso e nei montanti. In corrispondenza della formazione delle cerniere plastiche, si avrà una riduzione di rigidezza nel legame forza-spostamento.

    telaio di cerchiatura: ordine di formazione delle cerniere plastiche

    Ti mostro di seguito una schermata dell’app Wally con i risultati dell’analisi statica non lineare del telaio di cerchiatura:

    • la deformata del telaio di cerchiatura con le cerniere plastiche indicate con un cerchio rosso;
    • il diagramma del momento flettente;
    • il legame forza-spostamento del telaio.
    wally analisi statica non lineare

    Rigidezza e resistenza relativa traverso/montante: come evolve la plasticizzazione del telaio di cerchiatura

    L’ordine di formazione delle cerniere plastiche all’aumentare dello spostamento laterale δ della sommità del telaio dipende dalla rigidezza relativa fra traverso e montante e dall’entità dei momenti resistenti di questi elementi strutturali.

    Dalla rigidezza relativa fra traverso e montanti dipende la forma del diagramma del momento flettente. Possiamo rendercene conto considerando i due seguenti casi limite:

    • traverso infinitamente rigido: diagramma del momento nei montanti del tipo a farfalla, con pari valore alla testa e al piede;
    • traverso infinitamente deformabile: diagramma del momento nei montanti di tipo triangolare, con valore massimo alla base e nullo alla testa;
    • nei casi intermedi il punto di nullo del diagramma del momento nei montanti cadrà nella metà superiore dell’asse.

    Nell’immagine seguente puoi vedere la rappresentazione dei tre casi appena citati.

    telaio di cerchiatura: forma del diagramma del momento
    Clicca sull’immagine per ingrandire

    Dalla forma del diagramma del momento flettente dipende in quale punto si raggiungerà prima il momento di prima plasticizzazione nei montanti e nel traverso. Ad esempio, a parità di momento di plasticizzazione di montanti e traverso, nel caso di traverso molto deformabile si formeranno prima le cerniere plastiche alla base dei montanti e poi alle estremità del traverso.

    telaio di cerchiatura: prima plasticizzazione nei montanti
    Clicca sull’immagine per ingrandire

    L’ordine di formazione delle cerniere plastiche dipenderà anche dall’entità dei momenti resistenti di montanti e traverso. Ad esempio, sotto l’ipotesi di traverso infinitamente rigido e momento resistente del traverso inferiore al momento resistente dei montanti, le cerniere plastiche si formeranno prima alle estremità del traverso e poi alla base dei montanti.

    telaio di cerchiatura: prima plasticizzazione nel traverso
    Clicca sull’immagine per ingrandire

    A seconda della combinazione dei parametri di rigidezza e resistenza di montanti e traverso, sotto l’ipotesi di telaio incastrato alla base, potrà verificarsi quindi uno dei due seguenti scenari:

    • formazione delle cerniere plastiche prima alle estremità del traverso e poi alla base dei montanti;
    • formazione delle cerniere plastiche prima alla base dei montanti e poi alle estremità del traverso.

    Per massimizzare la resistenza e duttilità del telaio è consigliabile applicare il principio di gerarchia delle resistenze, progettando i montanti in modo tale che il momento resistente sia maggiore del momento resistente del traverso amplificato per un fattore di sovraresistenza γRd generalmente pari a 1.30. Con tale accorgimento è più probabile che le cerniere plastiche si formeranno prima nel traverso e poi alla base dei montanti.

    Lo spostamento ultimo del telaio può essere calcolato in maniera semplificata amplificando lo spostamento al limite elastico, cui corrisponde la formazione della prima coppia di cerniere plastiche nel traverso o nel montante, per un fattore di duttilità μ pari a 2.5.

    Scarica Wally: l’app per il calcolo del telaio di cerchiatura (xls di Microsoft Excel)

    wally app analisi cerchiatura

    Wally è l’app implementata in Microsoft Excel (xls) per il calcolo dell’intervento di apertura vano e del telaio di cerchiatura in una parete portante in muratura. L’app Wally ti consentirà di analizzare la parete nello stato di fatto, nello stato di progetto e nello stato di progetto con telaio di cerchiatura.

    Oltre al modulo per il calcolo dell’intervento di apertura vano, potrai usufruire delle seguenti funzionalità:

    • progetto e verifica di un nuovo architrave;
    • resistenza nel piano dei maschi murari per pressoflessione, fessurazione diagonale e taglio-scorrimento;
    • resistenza fuori piano dei maschi murari per pressoflessione;
    • archivio delle tipologie di murature esistenti prescritte dalla Circolare 2019;
    • stampa di dettagliate relazioni di calcolo per ogni modulo di verifica, in formato A4 e con un layout professionale.

    Per scaricare l’applicazione compila i campi qui sotto, riceverai all’istante una email contenente il link per eseguire il download.

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      Telaio di cerchiatura: suggerimenti per la corretta posa in opera

      Ti riporto di seguito le prescrizioni e i suggerimenti di buon senso per la corretta realizzazione del telaio di cerchiatura contenuti nel documento tecnico Orientamenti interpretativi in merito a interventi locali o di riparazione in edifici esistenti emanato dal Comitato Tecnico Scientifico della Regione Toscana.

      Non sono ammissibili, all’interno della tipologia degli “interventi locali”, i seguenti interventi:

      – inserimento di cerchiature a cavallo nelle intersezione delle murature;

      – inserimento dei montanti nello spessore dei muri trasversali (ovvero nell’incrocio murario).

      suggerimenti posa in opera

      La corretta posa in opera del telaio di cerchiatura è fondamentale per garantire l’efficacia dell’intervento. Molto importante è la messa in carico della cerchiatura all’interno della muratura perimetrale, in particolare nei confronti dei carichi verticali. L’operazione di caricamento può avvenire mediante l’utilizzo di martinetti o zeppe inserite fra l’architrave e la muratura per garantire il contrasto.

      I montanti devono essere collegati alle murature laterali mediante idonee zancature. Le unioni fra montani e traverso superiore (e inferiore se presente) devono assicurare il grado di vincolo ipotizzato nel calcolo.

      Lo spostamento di un’apertura nell’ambito della stessa parete è consentito. Nell’eseguire tale intervento sarebbe auspicabile garantire l’allineamento delle aperture. In tal caso non è necessario mettere in opera il telaio di cerchiatura, ma solo l’architrave.


      Scarica il Focus Normativo PDF sul telaio di cerchiatura

      focus normativo pdf

      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.

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        Conclusioni

        La realizzazione di un’apertura di un vano in una parete portante in muratura dovrà essere accompagnata dalla messa in opera di un telaio di cerchiatura al contorno del nuovo vano nel caso in cui nello stato di progetto risulti una riduzione significativa della rigidezza e resistenza della parete.

        Spero che le informazioni contenute in questo post ti siano state d’aiuto per capire a cosa serve il telaio di cerchiatura e quando va previsto in concomitanza all’intervento di apertura vano in una parete in muratura.

        Quest’articolo finisce qui. Se ti è piaciuto puoi suggerirlo ai tuoi colleghi su Linkedin e ai tuoi amici su Facebook cliccando sui tasti di condivisione social in fondo alla pagina.

        Al prossimo post.

        Marco


        Pubblicato il 18/3/2019, aggiornato il 30/3/2022.

        Cerchiatura: come calcolarla per l’intervento di apertura vano in una parete in muratura [+file xls di Excel]

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        13 thoughts on “Cerchiatura: come calcolarla per l’intervento di apertura vano in una parete in muratura [+file xls di Excel]

        • 25 Luglio 2022 alle 10:02 am
          Permalink

          Ciao Marco
          Sto utilizzando Wally per effettuare l’apertura di un vano porta su una parete in muratura di mattoni pieni la quale allo stato di fatto risulta senza alcuna apertura.
          Da confronto fra lo stato di fatto e da progetto necessita una cerchiatura.
          Il problema sta nel fatto che se da un lato, ottengo verificata la rigidezza, dall’altro nel contempo la resistenza si incrementa più del 15% e quindi non mi verifica.
          Ho provato in vari modi con montanti e architravi in acciaio di svariate sezioni. Ho provato anche con sezioni dei montanti in c.a. e architrave in acciaio, ma mi da sempre la resistenza elevata.
          Mi chiedo è possibile evitare la limitazione dell’incremento della resistenza?
          Purchè si dimostri comunque che c’è stato un aumento di resistenza in fase di progetto, e quindi un miglioramento rispetto allo stato di fatto, come nel mio caso.

          Rispondi
          • Marco De Pisapia
            26 Luglio 2022 alle 6:32 pm
            Permalink

            Potresti provare ad utilizzare l’intonaco armato nello stato di progetto oppure una combinazione di intonaco armato e telaio.
            Ad ogni modo potresti anche pensare di rilassare il vincolo del 15% relativo all’incremento di resistenza modificando l’apposito valore di input.
            Ciao
            Marco

            Rispondi
        • 11 Marzo 2022 alle 6:04 am
          Permalink

          Salve, il programma è senz’altro molto valido dal punto di vista tecnico, forse migliorabile solo nella navigazione tra le diverse sezioni. Tuttavia per una mia leggerezza l’ho acquistato dando per scontato che il calcolo fosse svolto anche per cerchiature in c.a., unica tipologia utilizzata nella mia zona. Potrebbe prendere in considerazione un’estenzione del programma che non credo comporti molti cambiamenti? grazie

          Rispondi
          • 11 Marzo 2022 alle 9:27 am
            Permalink

            Ciao Giovanni, grazie per aver scaricato la versione premium di Wally.
            Ti comunico che a fine Marzo sarà disponibile per il download la nuova versione 3.0 in cui sarà possibile analizzare anche telai di cerchiatura in calcestruzzo armato e telai misti (c.a. + acciaio).
            Sarai aggiornato sulla disponibilità tramite newsletter. Se non sei iscritto alla newsletter puoi iscriverti a questo link: https://www.marcodepisapia.com/iscrizione-newsletter/

            Rispondi
        • 9 Novembre 2020 alle 10:36 am
          Permalink

          Ciao Marco
          Sto provando ad utilizzare Wally per inserire una porta fra due finestre distanti fra di loro. Nella fase di carico dei dati dello stato di fatto, quindi delle finestre esistenti , l’applicazione mi riporta sempre che l’altezza dell’apertura è superiore all’altezza della parete. ovviamente ciò non corrisponde al vero anche perchè verificato decine di volte, quindi non può trattarsi di errore d’inserimento dati. in cosa sbaglio?

          Rispondi
          • 9 Novembre 2020 alle 6:16 pm
            Permalink

            Assicurati di utilizzare il separatore decimale corretto per le dimensioni in input: la virgola o il punto a seconda della tua impostazione in Excel.

            Rispondi
        • 30 Settembre 2020 alle 11:16 am
          Permalink

          Ciao Marco,
          In questo post scrivi che lo spostamento ultimo del telaio può essere calcolato in maniera semplificata sulla base dello spostamento al limite elastico, adottando un valore della duttilità pari a 2.5.

          Da dove viene questo valore di duttilità? Grazie

          Rispondi
          • 30 Settembre 2020 alle 2:51 pm
            Permalink

            E’ un valore forfettario che può essere ricavato eseguendo un’analisi statica non lineare.
            Ciao
            Marco

            Rispondi
        • 20 Agosto 2019 alle 10:00 am
          Permalink

          Buongiorno,
          devo utilizzare Wally per effettuare due aperture affiancate in una parete perimetrale di un piccolo edificio monopiano a pianta rettangolare.
          La parete esterna su cui sono presenti le aperture non è la classica parete rettangolare ma ha al di sopra il timpano. Volevo sapere se e come fosse possibile trattare questa situazione con Wally. Grazie.

          Rispondi
          • 21 Agosto 2019 alle 10:02 am
            Permalink

            Ciao, puoi assegnare un carico rettangolare equivalente al carico trasmesso dal timpano.
            Il carico va assegnato in termini di tensioni di compressione nei maschi murari.
            Ciao
            Marco

            Rispondi
            • 27 Agosto 2019 alle 5:56 pm
              Permalink

              Grazie,

              come immaginavo di fare ma non ne ero sicuro.
              Nel mio caso poi ho una semplice copertura con trave di copertura principale vincolata da un timpano al timpano opposto dell’edificio e poi trasversalmente altre travette secondarie che reggono la copertura. Il carico del solaio di copertura e degli accidentali in sostanza a mio parere si scarica sul timpano come carico concentrato. Come si può gestire questa situazione in wally? non so quanto sia lecito distribuire questo carico su tutta la parete interessata alle aperture. In allegato ho messo una foto di questa situazione.

              Grazie! https://uploads.disquscdn.com/images/fe64abf58139137cf383e7d5b5cb20ccf6e36c56c4001bd2c590b0a4843dd140.jpg

              Rispondi
              • 29 Agosto 2019 alle 1:15 pm
                Permalink

                Potresti assegnare delle tensioni di compressione maggiori ai setti adiacenti al punto di scarico della trave di colmo.

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