Eccentricità e murature. Che peso hanno le eccentricità nelle verifiche statiche?

Eccentricità e murature. Che peso hanno le eccentricità nelle verifiche statiche?

eccentricità e murature

Le verifiche statiche delle pareti di muratura portante sono influenzate dalle eccentricità dei carichi verticali su di esse agenti.

All’interno di un sistema strutturale articolato come quello murario quasi sempre i carichi verticali risultano eccentrici.

In fase di verifica è opportuno valutare l’entità delle distanze delle rette d’applicazione dei carichi verticali rispetto all’asse baricentrico della parete, e progettualmente, laddove possibile, limitarne i valori, specialmente in corrispondenza degli appoggi dei collegamenti orizzontali di nuova costruzione o ristrutturazione.

Valori elevati di eccentricità riducono in modo considerevole le resistenze a pressoflessione della muratura esistente. Le norme tecniche pongono dei limiti, per preservare la muratura dalla parzializzazione della sua sezione in quanto non resistente a trazione.

Eccentricità e murature. Il calcolo secondo le NTC2018

La normativa tecnica, a partire dal DM 20/11/87 fino alle NTC2018, tiene conto delle eccentricità dei carichi verticali mediante un coefficiente di riduzione Φ da moltiplicare alla resistenza a compressione fd, secondo la seguente formula (par. 4.5.6.2 NTC2018): fd,rid = Φ fd

Le eccentricità possono essere associate ai pesi e ai carichi provenienti dalle pareti soprastanti il cui asse di simmetria non corrisponda con quello della parete sottostante. Spesso gli edifici storici sono stati costruiti con pareti a sezione progressivamente ridotta in proporzione all’altezza del fabbricato, con l’intuitivo scopo di risparmiare materiale laddove, sulle pareti più alte, grava meno carico gravitazionale rispetto alle pareti sottostanti.

Una seconda tipologia di eccentricità riguarda invece quella generata dalla reazione di appoggio dei solai, la cui risultante è caratterizzata da un braccio rispetto all’asse della parete sottostante (Figura 1).

eccentricità e murature

Fig.1_A sx e centro schema delle eccentricità per carichi verticali gravanti dalle pareti soprastanti e dalla reazione di appoggio dei solai (immagine tratta dal libro “Progetto e verifica delle costruzioni in muratura in zona sismica” di Franco Iacobelli); a dx schema per l’eccentricità dovuta all’azione del vento ortogonale alla parete.

Una terza tipologia riguarda l’eccentricità dovuta al vento ortogonale alla parete, nell’ipotesi che essa sia considerata semplicemente incernierata agli estremi.

La muratura non offre nessuna resistenza a trazione, pertanto eccentricità troppo elevate, con rette d’applicazione che escono dal terzo medio della parete, possono innescare parzializzazioni della sezione, con evidente riduzione della resistenza a compressione della parete. Da qui deriva il concetto semplificato di introdurre nelle verifiche statiche un coefficiente di riduzione Φ applicato alla resistenza a compressione della muratura.

In accordo agli schemi di figura 1, le eccentricità contenute al par. 4.5.6.2 delle NTC2018 sono le seguenti:eccentricità e murature

  • dove es1 rappresenta l’eccentricità dovuta alla eventuale posizione eccentrica del muro del piano superiore rispetto al piano medio del muro da verificare;
  • dove es2 rappresenta l’eccentricità delle reazioni di appoggio dei solai soprastanti la sezione di verifica. Queste eccentricità sono da valutarsi positive o negative a seconda che diano origine a momenti di senso orario o antiorario, e la loro somma algebrica sarà es.

Mentre ev rappresenta l’eccentricità dovuta al vento in direzione perpendicolare alla parete, la normativa tecnica introduce una ulteriore eccentricità ea comprensiva delle tolleranze di esecuzione e delle possibili imperfezioni costruttive:eccentricità e muraturedove h è l’altezza interna di piano. Le suddette eccentricità sono utilizzate nelle seguenti combinazioni:

eccentricità e murature

Il valore di e1 serve per la verifica delle pareti nelle loro sezioni di estremità; il valore di e2 vale per la verifica della sezione dove è massimo il momento Mv. Al fine di evitare parzializzazioni della sezione, le eccentricità sopra descritte dovranno rispettare le seguenti limitazioni:

eccentricità e murature

dove t è lo spessore della parete.

I valori delle eccentricità e1 ed e2 sono utilizzati per la valutazione del coefficiente di riduzione Φ, funzione della snellezza della parete e del coefficiente di eccentricità m così descritto: m = 6e/t

il valore di e rappresenta l’eccentricità da considerare a seconda delle verifiche, ovvero e1 oppure e2. Il valore della snellezza λ è dato dal rapporto h0 /t, dove h0 rappresenta la lunghezza libera d’inflessione della parete, funzione a sua volta dell’altezza interna di piano e del fattore di vincolo della parete. La snellezza di una parete muraria non deve essere superiore a 20.

Mediante la tabella 4.5.III delle NTC2018 è possibile ricavare il coefficiente di riduzione Φ, con interpolazione lineare per i valori non contemplati.

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Eccentricità e murature. Alcune raccomandazioni progettuali

Il tema eccentricità e murature mette in evidenza l’importanza di ridurre gli effetti delle eccentricità dei carichi, in particolar modo riguardo i collegamenti di nuovi solai nelle pareti all’interno di ristrutturazioni di immobili in muratura portante. Spesso le murature esistenti possono nascondere scarse resistenze e qualità di tessitura, perciò risulta importante limitare l’aggravio proveniente da carichi eccentrici.

Le eccentricità dei carichi verticali possono altresì contribuire alla perdita di monoliticità delle pareti multistrato a sacco, determinando la separazione dei diversi strati che compongono la loro tessitura. (Figura 2).

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Fig. 2_Effetti di danneggiamento e perdita di monoliticità a causa dell’eccentricità dei carichi su pareti multistrato. Immagine tratta dal capitolo “Dissesti statici negli edifici in muratura portante” (autore Ing. Alessandro Grazzini) – Manuale del recupero edilizio (Austra e Nelva), Maggioli 2017.

Il calcolo delle eccentricità riguarda pertanto non solo un aspetto computazionale ma anche di dettaglio progettuale che va studiato attentamente per non sottovalutare l’eventualità di parzializzazione delle sezioni murarie.

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