Interventi locali: aperture in solai di latero-cemento

Negli interventi sugli edifici esistenti, sempre più numerosi, ci si può trovare di fronte alla necessità di realizzare un’apertura in un solaio in latero-cemento con cappa collaborante.

È compito del tecnico la progettazione delle opere connesse, dimostrando, ove possibile, di rientrare nella casistica di intervento locale.

Interventi sull'esistente: cosa dice la normativa

Quando si interviene su un edificio esistente è indispensabile, preliminarmente, individuare la tipologia di intervento in base al capitolo 8 delle NTC2018, al fine di capire quale impronta dare alla progettazione e quali passi eseguire.

Escludendo gli interventi che per limiti dimensionali rientrano fra quelli privi di rilevanza (individuati con Delibere Regionali, per esempio l’Emilia-Romagna ha fornito un elenco con la DGR2272/2016), ci si deve sempre ricondurre, quando si interviene su un edifico esistente, a una delle tre tipologie di intervento previste dalla normativa vigente al capitolo 8, di seguito riportate:

• interventi di riparazione o locali: interventi che interessano singoli elementi strutturali e che, comunque, non riducono le condizioni di sicurezza preesistenti;
  
• interventi di miglioramento: interventi atti ad aumentare la sicurezza strutturale preesistente, senza necessariamente raggiungere i livelli di sicurezza fissati al § 8.4.3;
  
• interventi di adeguamento: interventi atti ad aumentare la sicurezza strutturale preesistente, conseguendo i livelli di sicurezza fissati al § 8.4.3.

Volendo intervenire quindi su un singolo solaio, aprendo un foro di medie dimensioni, si ipotizza inizialmente di rientrare nella casistica degli interventi locali.

Le NTC2018, per tale tipologia di intervento, riportano al paragrafo § 8.4.1, la seguente definizione:

Gli interventi di questo tipo riguarderanno singole parti e/o elementi della struttura. Essi non debbono cambiare significativamente il comportamento globale della struttura e sono volti a conseguire una o più delle seguenti finalità:
- … omissis …
- Modificare un elemento o una porzione limitata della struttura »
Inoltre viene riportato
« Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere riferiti alle sole parti e/o elementi interessati, … omissis … e dimostrando che, rispetto alla configurazione precedente … omissis … 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. »

Quindi, pur ricadendo nella casistica degli interventi di carattere locale, e quindi di limitato impatto sulla struttura, il progettista è comunque tenuto, a dimostrare agli organi di controllo:

• Il ripristino della portanza ai carichi verticali del solaio;
  
• Il ripristino della rigidezza del solaio in termini di risposta alle azioni orizzontali.

Se per il primo punto è indubbio che ci debba essere il ripristino totale della portanza ai carichi verticali, in quanto trattasi di sollecitazioni derivanti da azioni statiche, per quanto riguarda il secondo punto, che coinvolge le azioni orizzontali derivanti dal sisma, né le NTC2018 né la Circolare Esplicativa n. 7/2019 definiscono in maniera univoca il concetto di “variazione significativa del comportamento”.

Un utile riferimento per colmare questa lacuna può essere il documento “Orientamenti interpretativi in merito a interventi locali o di riparazione in edifici esistenti” emesso dalla Regione Toscana nel 2012 che riguardo gli interventi sulle murature in elevazione dice che si può assumere che la variazione di rigidezza non è significativa se la rigidezza cala o aumenta meno del 15%.

Inoltre né il D.M. né la circolare forniscono indicazioni su come deve essere svolto il calcolo della rigidezza, lasciando al progettista l’onere di alcune scelte progettuali che influiscono notevolmente sul risultato finale.

Realizzazione di un foro su un solaio : gli aspetti teorici

Prendendo in considerazione gli aspetti sottolineati nel paragrafo precedente, per la realizzazione di un foro si può intervenire essenzialmente in 3 modi :

Metodo A
Utilizzabile quando si ha la necessità di aprire un foro con dimensione prevalente nella direzione parallela ai travetti, con modifiche limitate dello stato ante-operam, coinvolgendo unicamente uno o due travetti.
In questo caso si possono realizzare unicamente due travi trasversali, che verranno ancorate ai travetti sul bordo del foro, sulle quali verranno fatti scaricare i tratti dei travetti tagliati.

I travetti posti sul bordo del foro verranno verificati a flessione e a taglio considerando un inviluppo di sforzi ottenuto dallo schema statico iniziale al quale verranno aggiunti i carichi nodali derivanti dalle nuove travi trasversali, dimensionate opportunatamente per sopportare il carico derivante dai travetti tagliati.

 
Metodo B
Si ha quando c’è la necessità di aprire un foro di medie dimensioni, coinvolgendo più travetti del solaio. In questo caso la continuità dei travetti tagliati viene ripristinata mediante una cerchiatura in c.a.
Verranno quindi realizzate due travi trasversali (T1 e T2) e due travi longitudinali (L1 e L2) rispetto all’orditura dei solai che verranno proprio a creare una cerchiatura al foro da realizzare. In questi casi si ha il mantenimento dell’orditura originaria nella zona del foro, pertanto lo schema statico rimane inalterato.

Le travi longitudinali L1 e L2 hanno lo scopo di trasferire le sollecitazioni dei travetti che nello stato post-operam non ci sono più. Si considererà quindi una nuova struttura di sostegno composta per un primo tratto da metà dei travetti tagliati, per il tratto centrale dalla nuova trave e per l’ultimo tratto sempre da metà dei travetti tagliati. Tale elemento verrà sollecitato dai carichi nodali derivanti dalle travi trasversali T1 e T2. I momenti sollecitanti in corrispondenza delle travi trasversali T1 e T2 inducono in queste ultime sforzi di torsione.

 
Metodo C
In ultimo si potrebbe avere l’esigenza di aprire un foro con una delle due dimensioni prevalente nella direzione ortogonale all’orditura. In questo caso è necessario prevedere il rifacimento della zona del foro, realizzando due campi di solaio A e B con orditura ruotata, ed è necessario avere la possibilità di ancorare in modo adeguato due travi parallele alla “cordolatura” di bordo.

Le due nuove travi andranno a sostenere i due campi di solaio con orditura ruotata. I due campi di solaio A e B con nuova orditura verranno calcolati preferibilmente considerando i due schemi di appoggio limite “appoggio-appoggio” ed “incastro-incastro” per simulare i due casi estremi di rigidezza torsionale nulla o infinita delle due nuove travi.

In corrispondenza della fascia di solaio dove è presente il foro è necessario porre, soprattutto negli interventi in edifici esistenti, massima attenzione allo schema statico dei travetti che verranno demoliti. Nel caso ci fosse una continuità con i travetti dei campi di solaio adiacenti è necessario verificare che anch’essi risultino verificati nella nuova configurazione, senza continuità all’appoggio.

Calcolo della rigidezza

Dopo aver esaminato il ripristino della portanza ai carichi verticali è necessario procedere al calcolo della rigidezza, al fine di dimostrare l’assenza di variazione significativa del comportamento alle azioni orizzontali nello stato ante e post operam della struttura.

Per tutti i tre metodi, il calcolo della rigidezza sia assiale che tangenziale, viene condotto attraverso le formule:

k = EA/L
k = GA/1,2L

che presuppongo di stimare la rigidezza ricorrendo a metodi semplificati, in cui il solaio viene sostituito a bielle equivalenti di area uguale all’area degli elementi che compongono il solaio in direzione ortogonale.
 
Si tengono in considerazione principalmente 3 distinti contributi

1. Cappa collaborante in calcestruzzo armato considerata connessa al solaio;
2. Travi di collegamento parallele all’orditura dei solai;
3. Travi di collegamento tra i travetti del solaio ortogonali all’orditura dei solai e connesse ai travetti tagliati.

Eventualmente si può considerare un quarto contributo derivante dai travetti costituenti il solaio.

Fasi di esecuzione in cantiere

Si preme sottolineare inoltre, che tutte le ipotesi sopra riportate, si ritengono valide unicamente se a livello costruttivo si prevedono adeguati dettagli. La costruzione delle nuove opere deve sempre essere collegata in modo adeguato alle strutture esistenti con ancoraggi chimici o previa demolizione con mantenimento dei ferri esistenti, per garantire la continuità del getto.

Dettagli costruttivi errati possono rendere vane le ipotesi teoriche che stanno alla base dei calcoli e pregiudicare la sicurezza dell’intervento.

Si riportano a titolo esemplificativo le fasi costruttive per la realizzazione di un foro con cerchiatura in un solaio in latero-cemento al fine di realizzare il lavoro a regola d’arte.

Fase 1

Puntellare totalmente il solaio seguendo le indicazioni della Direzione Lavori e predisporre la base della casseratura per la cerchiatura nella zona del foro.

Fase 2
Tagliare i travetti interessati dal foro oltre il perimetro interno dell’apertura per una lunghezza che possa garantire un ancoraggio efficace alla sezione del cordolo della cerchiatura. La lunghezza sarà calcolata in base al diametro e alle caratteristiche meccaniche dei ferri e del calcestruzzo.

Fase 3
Scoprire le armature dei travetti tagliati demolendo il calcestruzzo fino ad almeno la metà della larghezza del cordolo.

Fase 4
Disporre le armature dei cordoli della cerchiatura e ripiegare in modo opportuno i ferri dei travetti tagliati, ancorandoli all’armatura del cordolo trasversale.

Fase 5
Casserare i lati interni del foro ed eseguire il getto del calcestruzzo.
Rimuovere casseratura e puntelli solo a maturazione avvenuta del getto.

 
Caso studio: il calcolo con PRO-ILC

La necessità di aprire un foro in un solaio può derivare da varie esigenze, quali per esempio quelle impiantistiche per il passaggio di cavi, canale di aspirazione ed etc., quelle architettoniche per la creazione di un vano ascensore o per il passaggio di una scala che collega due locali o quelle funzionali per il passaggio di un montavivande o di un montacarichi.

Ci si vuole soffermare ora su un caso studio, che prevede l’esigenza di aprire un passaggio di una scala per l’accesso a un sottotetto abitabile, i calcoli sono eseguiti con il software PRO_ILC di 2SI.

L’oggetto sul quale si vuole intervenire è un edificio in muratura destinato ad uso civile abitazione con solai in laterocemento con cappa collaborante, realizzato alla fine degli anni ’90, situato nel paese di Poggio Rusco, in provincia di Mantova.

NEL PDF LA DESCRIZONE DEL CASO SUDIO