Rinforzo di aperture nei solai

Realizzare aperture in solai esistenti richiede spesso la progettazione di un sistemo di rinforzo. In questo articolo, che fa parte del ciclo dedicato agli interventi locali per le ristrutturazioni, ripercorriamo le regole di progettazione.

Rinforzo aperture solai
Il rinforzo delle aperture nei solai
Per una guida completa agli interventi di rinforzo locale

Negli interventi di ristrutturazione edilizia uno scenario che spesso si incontra è quello di modifica delle forometrie di un solaio esistente. Si tratti di interventi necessari per risolvere l’accesso verticale nell’edificio, ad esempio per spostare una scala o magari per completare un recupero di sottotetto.

Ma cosa è necessario verificare in questi casi?

Analizziamo insieme il solaio esistente e i tre criteri di intervento per la realizzazione della nuova forometria del solaio:

  1. il ripristino della portanza dei carichi verticali del solaio;
  2. il ripristino della rigidezza del solaio in termini di risposta alle azioni orizzontali;
  3. l’incremento di rigidezza del solaio in termini di risposta alle azioni orizzontali.

Questi interventi devono essere valutati secondo quattro distinti criteri in accordo alle specifiche delle Norme Tecniche per le Costruzioni. I capitoli a cui fare riferimento sono: capitoli 8.7.1 e 8.7.4 e alla Circolare 7 del 2019 nei capitoli C8.7.1.8 e C8.A.5.1.

I tre distinti contribuiti indicati qui sopra vengono caratterizzati attraverso tre distinti elementi strutturali:

  1. travi di collegamento tra i travetti del solaio (il cosiddetto ‘bilancino’). Sono ortogonali all’orditura del solaio e connesse ai travetti tagliati, elementi in calcestruzzo armato o acciaio da costruzione
  2. travi di collegamento parallele all’orditura del solaio, disposte a formare un telaio chiuso all’interno del foro realizzato, elementi in calcestruzzo armato o acciaio da costruzione
  3. cappa collaborante in calcestruzzo armato connessa al solaio esistente.
Nuove aperture nei solai modellate con TRAVILOG
Nuove aperture nei solai modellate con TRAVILOG
Pronta la Guida completa agli interventi locali!

Il rinforzo di un solaio e le Norme Tecniche per le Costruzioni

La prima considerazione è che il solaio oggetto di intervento è un elemento esistente e come tale va analizzato ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni. Ma possiamo parlare di intervento locale?
Vediamo cosa dicono a riguardo le NTC 2018 e la Circolare esplicativa 7/2019:

Riparazioni o interventi locali
• modificare un elemento o una porzione limitata della struttura.

NTC 2018 cap 8.4.1

Questo invece è ciò che indica la Circolare applicativa n. 7 del 2019:

• La modifica di una parte limitata della struttura […] può rientrare in questa categoria, a condizione che si dimostri che l’insieme degli interventi non modifica significativamente rigidezza, resistenza nei confronti delle azioni orizzontali e capacità di deformazione della struttura.

Circolare esplicativa 7/2019

Possiamo di conseguenza affermare che la modifica di una porzione di solaio rientra tra gli interventi locali. Bisogna comunque valutare le conseguenze dell’intervento dal punto di vista globale. Ovvero è necessario determinare quanto l’intervento impatti sul comportamento dell’edificio, tipicamente nella distribuzione delle azioni orizzontali attraverso la modifica della rigidezza del solaio.

Stiamo quindi intervenendo su un edificio esistente ed è necessario rispettare quanto previsto dalle NTC:

  • valutare la sicurezza – capitolo 8.3 NTC
  • definire correttamente il modello di riferimento per le analisi – capitolo 8.5 NTC:
    • Analisi storico-critica
    • Rilievo
    • Caratterizzazione meccanica dei materiali
    • Livelli di conoscenza e fattori di confidenza
    • Azioni

Con TRAVILOG è possibile effettuare queste verifiche con semplicità, controllando i parametri geometrici e meccanici ed ovviamente i carichi applicati.

Il Modulo RINFORZI di TRAVILOG è pensato proprio per la progettazione di sistemi di rinforzo per struttura in muratura. Lavora anche per i solai esistenti in acciaio, laterocemento e legno.

Per progettare tutti gli interventi locali

I rinforzi per le aperture nei solai

Partendo dalla necessità di verificare il solaio esistente e di ripristinare i travetti, oggetto di modifica, definiamo i dettagli di intervento che abbiamo indicato all’inizio di questo percorso.

rinforzi-aperture-solai-TRAVILOG
I rinforzi delle aperture nei solai con TRAVILOG

Rinforzo aperture di solai Travi di collegamento tra i travetti dei solai

Per questi elementi devono essere valutate le sollecitazioni derivate dal collegamento con i travetti tagliati e quelli ancora integralmente in opera.

Vista la variabilità delle soluzioni circa la messa in opera del collegamento tra elementi nuovi ed esistenti, è opportuno valutare un sistema di vincolo con diversi gradi di incastro:

  • semplice appoggio,
  • incastro
  • o semi-incastro.

Le sollecitazioni flettenti e taglianti devono quindi essere valutate assumendo lo scarico concentrato degli elementi, travetti esistenti, sia per la combinazione di calcolo SLU che per la combinazione di calcolo SLE rara. Per quest’ultima poi dovrà essere valutata anche la freccia massima in campata.

Essendo nota la nuova forometria del solaio è in questa fase dell’intervento che dev’essere confrontata la rigidezza iniziale con quella offerta dal solaio ‘forato’. La rigidezza è definita considerando un’azione orizzontale agente perpendicolarmente all’orditura del solaio. In questo modo viene considerata la rigidezza significativa che il solaio può offrire.

Travi di collegamento parallele all’orditura

Per questi elementi si devono considerare le sollecitazioni derivanti dal collegamento con le travi di collegamento del punto precedente e assumendo una collaborazione alla portanza dei carichi per la parte competente in termini geometrici.

Vista la variabilità delle soluzioni circa la messa in opera del collegamento tra elementi nuovi ed esistenti dove essere valutato un sistema di vincolo con diversi gradi di incastro: semplice appoggio, incastro o semi-incastro.

Le sollecitazioni flettenti e taglianti è opportuno che vengano valutate assumendo lo scarico concentrato degli elementi di collegamento primari se presenti, le azioni torcenti derivanti dal grado di vincolo posto in opera e dall’azione di carico considerata. Le sollecitazioni dovranno quindi essere valutate sia per la combinazione di calcolo SLU che per la combinazione di calcolo SLE rara. Per quest’ultima viene valutata anche la freccia massima in campata.

Anche per questo rinforzo è opportuno valutare il contributo in termini di rigidezza. Quest’ultimo si considera sommando alla rigidezza del solaio forato la rigidezza ‘laterale’ offerta dalle travi del ‘rinforzo 2’ dell’immagine qui sopra.

Cappa aggiuntiva collaborante

In alcuni situazioni di intervento è opportuno considerare anche un’incremento di rigidezza per il solaio oggetto di modifica. In altri casi è opportuno combinare il sistema di rinforzo dovuto alla modifica della forometria con un sistema di rinforzo del solaio per incrementare la risposta alle azioni verticali.

Partecipa ai corsi sul calcolo strutturale e gli interventi locali

Ingegnere civile dedicato al calcolo strutturale, svolge l’attività di analista strutturale per lo sviluppo di codici di calcolo strutturali.
Leggi il profilo completo