Realizzazione aperture su muri portanti in muratura. Il calcolo delle cerchiature

Sovente nelle costruzioni in muratura esistenti bisogna realizzare delle aperture e questo risulta un problema che va affrontato in modo corretto.

Infatti, in una zona non classificata sismica, basterebbe semplicemente calcolare l’architrave e verificare che l’apertura da realizzare sia a distanza sufficiente da spigoli o altre aperture secondo le regole viste nel capitolo relativo alle murature portanti.

In zona sismica, considerato che i muri portanti hanno anche funzione di controventamento e quindi devono garantire una certa rigidezza e resistenza, bisogna verificare che dopo l’intervento, ossia dopo la realizzazione dell’apertura o delle aperture, la rigidezza e la resistenza complessiva del muro non sia cambiata.

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Qualora vi fosse una variazione di queste caratteristiche, bisognerebbe intervenire per ripristinarle. Un metodo per ripristinare rigidezza e resistenza è quello di inserire delle apposite cerchiature, ad esempio in acciaio. Vediamo quindi come si procede in questi casi, così come illustrato da Santino Ferretti nel Prontuario operativo di calcolo delle strutture , edito da Maggioli Editore.

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Individuazione dei maschi murari resistenti

Innanzitutto, data una parete in muratura portante, questa avrà generalmente delle aperture e quindi dobbiamo saper individuare i maschi murari resistenti. A tal fine si considerano le zone di muratura piene tra due aperture la cui altezza viene a dipendere dalla minore delle altezze delle aperture adiacenti. Per capire meglio facciamo riferimento alla figura 1 che segue.

In alto a sinistra abbiamo un muro portante con due aperture: una porta e una finestra.

Le parti di muro con le aperture non vanno considerate, quindi il tratto verticale che comprende l’apertura con le zone sopra e sotto di essa, indicate con tratteggio quadrato in figura, non si considerano.

Rimangono tre porzioni di muro, indicati maschio 1, maschio 2 e maschio 3. Questi tre maschi murari contribuiscono alla rigidezza e resistenza ma non con la loro altezza totale, bensì con le altezze indicate nella figura in alto a destra con tratteggio a 45°.

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• Il maschio 1, a sinistra non ha aperture mentre a destra ha la porta, pertanto l’apertura di minore altezza è la porta, quindi la sua altezza corrisponde a quella della porta.
• Il maschio 2 vede a sinistra una porta ed a destra una finestra. L’apertura di minore altezza è la finestra, quindi la sua altezza sarà anche quella del setto resistente.
• Similmente, il maschio 3 ha in adiacenza due finestre, quindi la sua altezza sarà pari a quella della finestra con minore altezza (in figura le finestre hanno stessa altezza).

Si individuano così tre setti murari resistenti indicati con i numeri dentro al cerchio. Questo modo di procedere nella individuazione dei setti resistenti ha molta aderenza con la realtà. Infatti in caso di sisma, per la parete indicata in figura, avremo le classiche lesioni ad X come mostrato nella figura 1 in basso, a dimostrazione che proprio i setti individuati sono quelli soggetti a fessurazione.

Individuati i setti, ognuno di essi si caratterizzerà per i seguenti elementi:

• lunghezza;
• altezza;
• spessore;
• tipo di muratura.

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La procedura per eseguire una cerchiatura su muro portante in muratura

Esaminiamo la procedura da seguire quando si vogliono modificare delle aperture
su un muro portante.

• Passo 1: si individuano i setti portanti nello stato iniziale e si determinano le loro
  caratteristiche meccaniche, nonché la tensione media di compressione σ₀.
• Passo 2: si calcolano le rigidezze dei vari setti portanti e si sommano, in modo da
  ottenere la rigidezza totale dell’intera parete.
• Passo 3: si calcolano le resistenze a taglio V_t dei singoli setti e si sommano per ottenere
  il taglio totale V_t,tot
• Passo 4: si calcolano le resistenza V_pf dei vari setti e si sommano in modo da ottenere
  il valore totale V_pf,Tot Si assume il valore minore tra V_t,Tot e V_pf,Tot come valore caratteristico della resistenza dell’intero muro.
• Passo 5: si individuano i setti portanti nella situazione di progetto.
• Passo 6: si ripetono, per la condizione modificata, i passi 2, 3 e 4.

Si mettono a confronto le rigidezze e resistenze nello stato iniziale e modificato. Se la rigidezza totale prima e dopo la modifica non subisce variazioni superiori (in più o in meno) al 10-15%, la modifica può essere tollerata senza alcun intervento.

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Se la resistenza nelle due condizioni, iniziale e modificato, restano identiche o nello stato modificato risulta superiore, non si rendono necessari interventi.

Se nello stato modificato la rigidezza e resistenza non rispettano le condizioni sopra indicate, si deve prevedere la possibilità di introdurre delle cerchiature, ognuna delle quali, infatti, introduce una rigidezza k_c e una forza resistente a taglio F, in modo che prima e dopo l’intervento rigidezza e resistenza dell’intero muro possibilmente rimanga identica.

Tuttavia la rigidezza deve subire variazioni non superiori al 10-15%, mentre la resistenza se aumenta va bene, ma non deve diminuire.

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