Apertura del varco (intervento locale)

Apertura del varco (intervento locale)
Mentre le sostituzioni e l’inserimento di tiranti possono ragionevolmente essere sempre vantaggiosi per
l’edificio, la riduzione di un elemento resistente per inserire un’apertura difficilmente lo è. Inoltre
mentre le sostituzioni non influiscono significativamente sulla risposta alle azioni orizzontali (a meno
che non si vari in maniera importante la rigidezza di un orizzontamento), variando la geometria di una
parere si altera inevitabilmente la risposta sismica.
In linea teorica se si potesse sostituire un pannello murario unico con una struttura costituita da un
telaio di muratura (pannello con apertura) più un telaio di rinforzo (equivalente in tutto e per tutto al
pannello originale) non si muterebbe la risposta sismica; in questo l’intervento sarebbe ininfluente e
quindi decisamente “locale”. In realtà un telaio di muratura si comporta differentemente da un singolo
pannello, ed un telaio in muratura rinforzato rispetto ad un telaio in acciaio (o c.a.) risponde in modo
ancor più differente.
Del resto un calcolo globale di miglioramento per piccoli interventi quali l’apertura di una porta in un
edificio esteso comporterebbe costi di progettazione potenzialmente paragonabili al costo
dell’intervento stesso (dovuti alla necessità di modellare e calcolare l’intero edificio nello stato di fatto e
di progetto), per cui è comprensibile che le norme tecniche abbiano previsto anche l’apertura del varco
fra i possibili interventi locali.
Resta complicato definire un confine fra l’apertura del varco + eventuale ripristino come intervento
locale o come miglioramento/adeguamento. Ovvero non è facile decidere quando sia indispensabile il
calcolo complessivo.
INQUADRAMENTO LEGISLATIVO
Le NTC08 prescrivono di eseguire il calcolo con eventuali opere di ripristino tuttavia non esiste una
normativa
specifica;
si
segnalano
le
Linee
Guida
della
Regione
Toscana
[http://www.google.it/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCMQFjAA&url=http
%3A%2F%2Fwww.ording.si.it%2Ffile%2FLinee_Guida_Interventi_locali.pdf&ei=gDtGVKHmDcfVywP
V4YKABA&usg=AFQjCNGqBw0dVjwb6pICiJUBSEVt0iYlg&sig2=yfD3ngGXfkLSLQ7e4Nef1g&bvm=bv.77880786,d.bGQ&cad=rja],
che
rappresentano un testo di riferimento di comprovata validità:
CARATTERISTICHE PRINCIPALI DEL CALCOLO SECONDO LE LINEE GUIDA:
•Acquisizione d’informazioni almeno corrispondenti a quanto previsto per l’attuale LC1
• Possibile utilizzo dei parametri meccanici previsti dalla Tabella C8A.2.1 della Circolare
617 con riferimento tuttavia, a valori medi di resistenze e rigidezze (=LC3).
•Ripristino della rigidezza con margine del 15%
•Aumento/ripristino della resistenza e della capacità di spostamento
•Criteri geometrici e funzionali per individuare interventi che non possano essere
considerati locali:
• Area a taglio della muratura a seguito dell’intervento non inferiore all’85% della
preesistente
•Un’apertura nell’intersezione di pareti non può essere considerato intervento locale.
Si noti come il ripristino venga valutato rispetto ai valori medi dei parametri indicati nella tabella
C8A.2.1 della Circolare 617 senza applicare il fattore di confidenza: infatti la sottostima della resistenza
del muro porterebbe ad un sottodimensionamento del ripristino!
Il margine del 15%, in pratica la rigidezza finale (dopo il ripristino con eventuale cerchiatura o
consolidamento della muratura) può portare ad un sistema meno rigido anche del 15%, è giustificata
dal fatto che risposta sismica è prevalentemente legata alla capacità deformativa ed alla resistenza più
che alla rigidezza (che influenza al più la risposta elastica). Per garantire un sistema di pari rigidezza
spesso ci si ritrova ad inserire elementi che risultano piuttosto “grandi” (aumentando inevitabilmente
la porzione di muro rimossa per essere alloggiati) che rendono il sistema molto più resistente del
precedente (se l’intervento vuole essere locale non dovrebbe alterare troppo!): è preferibile rinunciare
ad un po’ di rigidezza per evitare di sovradimensionare troppo la resistenza.
METODO DI CALCOLO
Non vi è peraltro alcuna indicazione di come eseguire il calcolo della capacità della struttura (prima e
dopo il ripristino); usualmente si utilizza un approccio Shear Type per cui i muri sono considerati delle
travi di Timoshenko (deformabili a taglio in ragione di un G non infinito) in parallelo.


F
H
K
1
1.2  h
h3

G  A 12  E  J
l
Esempio nel caso di due maschi murari con
apertura
Rigidezza della trave di Timoshenko nello schema
di vincolo di doppio incastro
I valori di E e G possono essere desunti dalla tabella C8A.2.1 della Circolare 617 (valori medi senza
fattore di confidenza), per l’altezza efficace h del maschio si può seguire la metodologia proposta da
Dolce nel 1989
Per ciascun maschio murario si determina la risposta elastica con la rigidezza elastica della trave di
Timoshenko: Fi=KiΔ.
Valutando il carico agente nella combinazione sismica ovvero la 2.5.5 del paragrafo 2.5.3 di NTC08 è
possibile per ogni maschio determinare il valore massimo di taglio (ipotesi di doppio incastro):
Fh/2
F
F
Fi max
h
s
l


Nt 
N
Fupf 

1 

h  0.85 f mlt 

 min 
 F td  lt 1.5 0 d 1  N 1  lt 1.5 0 d 1  N
 u
b
lt 1.5 0
b
1.5 0 d lt

F
Fh/2
Dove :
l
larghezza di base del pannello
s
spessore
b
parametro calcolato secondo C8.7.1.5 della circolare 617
fm
resistenza media a compressione della muratura (Tabella C8A.2.1 della circolare 617)
τ0
resistenza media a taglio della muratura (Tabella C8A.2.1 della circolare 617)
Superato il valore di Fimax lo spostamento continua a crescere senza tuttavia incremento di forza
(comportamento elastoplastico); il valore di Fimax può variare fra un maschio e l’altro ed essere associato
ad uno differente valore di spostamento Δ. Lo spostamento Δ invece sarà uguale per tutti i maschi
(associato a valori di Fi potenzialmente diversi) per cui la forza associata si otterrà sommando i singoli
termini Fi. In pratica si opera secondo il metodo POR.
La deformazione dovrà essere limitata nei maschi per rispettare i limiti di dritf imposti dalla norma,
ovvero il 0.4% se il maschio si è plasticizzato per taglio (ovvero Fimax= Futd) oppure 0.6% se il maschio si
è plasticizzato per pressoflessione (ovvero Fimax= Fupf)
0.006heff
imax  
eff
0.004h
se Fi max  Fupf
se Fi max  Futd
250.0
200.0
taglio [kN]
Parete con apertura
Parete integra
150.0
Singola spalla
100.0
50.0
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
spostamento [cm]
140,5
150
750
104 90
306
595
150
90
140 180
Prospetto
Est
Esempio di curva di capacità: parete integra (maschio singolo) e parete con apertura (due maschi
identici di dimensioni ridotte per ospitare la finestra)
La curva di capacità che si ottiene deformando il sistema è il riferimento su cui valutare il ripristino,
ovvero andrà calcolata dello stato di fatto, dopo aver realizzato il varco e su questa sovrapponendo
l’effetto del consolidamento /cerchiatura.
STRATEGIE DI RIPRISTINO
Per conseguire il ripristino si deve garantire una rigidezza (iniziale) non inferiore al 15% di quella
preesistente ed una resistenza e capacità deformativa pari o superiori.
Fra le possibili soluzioni (dando per scontato che il muro con il varco da solo non possa garantire il
ripristino) vi sono:


Cerchiatura del varco (in acciaio o in c.a. o misto)
Consolidamento della muratura su cui è avvenuto lo scasso
Nel caso della cerchiatura si può considerare ancora un sistema Shear Type in cui aggiungere i piedritti
di acciaio (travi di Eulero) con una resistenza ultima determinata dalle consuete verifiche di sicurezza
Vupiedritti  M upiedritti
M
piedritti
u
 Wf yd .
2
htelaio
Vutelaio  n Vupiedritti 

2
htelaio
Wf ym
n2
Wf ym
htelaio
Il traverso dovrà essere invece sufficientemente rigido (è ragionevole utilizzare due telai affiancati in
modo da non scaricare completamente la muratura durante la posa).
Consolidando le muratura invece si variano i valori di fm e τ0 secondo quanto previsto nella Tabella
C8A.2.2 della circolare 617
300.0
250.0
taglio [kN]
200.0
150.0
Sistema ripristinato
Sistema integro
100.0
50.0
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
spostamento [cm]
Esempio di confronto di curve di capacità: la rigidezza si è ridotta ma entro il 15%, la resistenza e la
duttilità sono aumentate.
I grafici si riferiscono ad un esempio pubblicato su Analisi sismica degli edifici in muratura, di Galasco
e Frumento, Edito Sistemi Editoriali [link:
http://www.ibs.it/code/9788851307004/galascoalessandro/analisi-sismica-delle.html]. Nella pubblicazione si mostrava inoltre come il modello
complessivo prima dell’intervento e dopo il ripristino avessero sostanzialmente lo stesso livello di
sicurezza, tuttavia la risposta sismica era mutata: in pratica eseguendo una statica non lineare sullo
stato di fatto e successivamente sullo stato di progetto le analisi critiche erano differenti per capacità e
periodi ma complessivamente mostravano analogo livello di sicurezza. Complessivamente è possibile
concludere come generalmente l’apertura di un varco (con relativo ripristino), pur essendo
convenzionalmente trattata come intervento locale, comporti in realtà una modifica delle risposta
sismica globale; comunque, un intervento di ripristino ben dimensionato può in genere garantire un
livello di sicurezza complessivo analogo alla condizione pre-intervento.

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