Interventi di cerchiatura nelle costruzioni in muratura: analisi critica e proposte future

Le cerchiature in muratura sono interventi strutturali impiegati per aprire o modificare varchi in pareti portanti, spesso nell’ambito degli interventi locali. L’articolo analizza il passaggio dall’architrave tradizionale ai telai metallici o in calcestruzzo armato, mettendo in evidenza le incertezze legate a modellazione, parametro Δk, altezza efficace dei maschi murari e dettagli costruttivi. Il valore per il tecnico sta nella lettura critica: non basta compensare numericamente la rigidezza persa, ma occorre valutare compatibilità, fattibilità di cantiere, rilievo delle discontinuità e rischio di irrigidimenti locali eccessivi.

Aperture in murature portanti: cerchiature, calcolo e criticità di cantiere

Dal 2009, con l’effettiva entrata in vigore delle NTC 2008 Norme Tecniche per le Costruzioni, per le maestranze definito anche come “anno della sismica” (o almeno in Piemonte così lo si definisce), è stato formalizzato il concetto di intervento locale, ambito nel quale ricade frequentemente l’apertura di nuovi vani in murature portanti. In questo contesto, l’approccio progettuale ha subito un netto cambio di paradigma: dalla tradizionale architrave si è passati all’impiego della cerchiatura metallica o in calcestruzzo, concepita come telaio chiuso sui quattro lati o, nei casi più evoluti, come portale a tre lati rigidamente vincolato alla base.

A fronte di un dimensionamento basato su modelli di calcolo, si riscontra tuttavia una marcata eterogeneità dei risultati, che alimenta spesso il confronto tra professionisti: interventi più conservativi vengono talvolta percepiti come eccessivamente onerosi. In questo scenario, i dettagli costruttivi assumono un ruolo determinante, al punto che la loro carenza può compromettere l’efficacia dell’intervento. Non di rado, inoltre, elementi esistenti quali aperture tamponate o canne fumarie vengono trascurati in fase di rilievo, precludendo opportunità di ottimizzazione e incidendo negativamente sul dimensionamento finale delle cerchiature.

Alla luce di tali criticità, si impone una riflessione: è forse giunto il momento di rivedere alcuni concetti basilari e interrogarsi sulla reale efficacia di queste soluzioni?

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Le indagini strutturali e le difficoltà nella calibrazione del modello di calcolo

Nell’ambito della valutazione e progettazione degli interventi su murature portanti, il quadro conoscitivo rappresenta un passaggio imprescindibile. Le indagini strutturali si distinguono in prove distruttive e non distruttive, entrambe finalizzate alla caratterizzazione meccanica e morfologica della muratura. Tra le prime rientrano le prove con martinetti piatti singoli e doppi, utili per la stima dello stato tensionale e del modulo elastico, oltre ai prelievi di campioni per prove di compressione.

Sempre più rilevante è tuttavia il ruolo delle indagini non distruttive. La termografia consente di individuare discontinuità, tessiture nascoste e tamponamenti, mentre le indagini endoscopiche permettono di esplorare la stratigrafia interna, evidenziando vuoti, scarsa ammorsatura o la presenza di elementi eterogenei. Informazioni che risultano determinanti nella definizione delle rigidezze effettive e che possono portare a una modellazione più aderente al reale comportamento strutturale, talvolta consentendo una significativa ottimizzazione degli interventi.

Un aspetto centrale della modellazione riguarda la valutazione dell’altezza efficace dei maschi murari.

Nell’approccio più semplificato si assume che l’altezza del maschio murario è uguale a quello della parete:

h_m = h_p

Trascurando quindi il contributo delle fasce di piano.

Il metodo delle fasce rigide, invece, ipotizza un comportamento infinitamente rigido delle stesse, portando a:

h_m = h_p - h_f

Più raffinato è il modello delle fasce semirigide, proposto da Dolce, che tiene conto della deformabilità delle fasce:

h_m = h’ + 0,33*L(h_p – h’)/h’

con h’ = base media dei trapezi individuati tra le aperture, L = Larghezza del maschio murario.

Già guardando un parametro apparentemente semplice come l’altezza, ci si accorge subito di quanto possano cambiare i risultati delle analisi e, di riflesso, le scelte progettuali. Questo porta a una considerazione piuttosto concreta: anche un approccio rigoroso e formalmente ineccepibile non garantisce necessariamente né la soluzione più economica né quella più efficace in cantiere. Nel caso del dimensionamento delle cerchiature, ad esempio, il progettista si trova spesso a dover mediare tra accuratezza del modello e sostenibilità dell’intervento, senza una risposta univoca.

Un altro punto delicato è la scelta del modello di calcolo, che incide direttamente su come si interpreta il comportamento strutturale. Quando le fasce di piano non riescono a fornire un adeguato vincolo rotazionale, il maschio murario viene in genere schematizzato come una mensola incastrata alla base. Se invece queste fasce hanno una rigidezza flessionale significativa, si tende ad adottare un modello di tipo “shear type”, con incastro alla base e vincolo scorrevole in sommità, secondo uno schema riconducibile a quello di Grinter. Sono due impostazioni abbastanza note, ma che possono portare a esiti anche sensibilmente diversi.

Le maggiori difficoltà emergono però quando si entra nel tema degli interventi locali, così come richiamati dal paragrafo 8.4.1. Qui la sensazione, condivisa da molti tecnici, è quella di muoversi in un ambito non del tutto definito, dove i margini di interpretazione restano ampi.

In assenza di indicazioni nazionali realmente univoche, nella pratica si è consolidato un riferimento abbastanza ricorrente: la normativa regionale Toscana, spesso presa come base anche fuori dal suo contesto. In particolare, viene utilizzato il limite sul parametro Δk pari a ±15%, che consente, se rispettato, di inquadrare l’intervento come locale, con tutte le semplificazioni del caso.

Il problema è che questo limite, nella pratica, non è così semplice da gestire come potrebbe sembrare. Oltre a risultare talvolta piuttosto cautelativo, lascia aperta una questione tutt’altro che secondaria: quali grandezze confrontare e, soprattutto, su quale lunghezza fare riferimento.

La difficoltà diventa evidente nei casi di pareti affiancate da più elementi ortogonali. In queste situazioni le interpretazioni non sono sempre allineate. C’è chi lavora su base locale, prendendo come riferimento il singolo maschio murario, cioè il tratto di parete tra due elementi ortogonali consecutivi, ritenendo questa scelta più coerente con il comportamento strutturale. Altri preferiscono invece un approccio più globale, considerando l’intera parete, nel tentativo di restituire una lettura complessiva del sistema.

Non è solo una differenza teorica: a seconda dell’impostazione adottata, l’esito delle verifiche può cambiare anche in modo significativo. E alla fine, ancora una volta, il confine tra intervento locale e intervento di miglioramento o adeguamento rimane piuttosto sfumato, affidato in buona parte alla valutazione del progettista.

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Le problematiche progettuali e di cantiere

Le cerchiature sono una soluzione molto diffusa per realizzare nuove aperture in pareti portanti. Nella pratica, però, non sono mai un intervento semplice e presentano diverse criticità che vanno oltre gli aspetti puramente teorici e non riguardano quindi solo la modellazione strutturale: emergono già in fase di progetto e diventano ancora più evidenti in cantiere, dove le condizioni reali sono spesso lontane da quelle ipotizzate nei calcoli.

Uno dei punti più delicati è quello dei collegamenti. Il comportamento della cerchiatura dipende in larga parte da come vengono realizzate le connessioni, soprattutto alla base dei montanti, dove si concentrano gli sforzi principali. Non basta quindi un buon dimensionamento.

Per quanto riguarda le saldature, la pratica porta generalmente a limitarle quando eseguite in opera. Quelle realizzate in cantiere difficilmente raggiungono la qualità di officina, spesso a causa di inesperienza delle maestranze perché nella maggior parte dei casi per contenere i costi, talvolta le imprese edili non coinvolgono saldatori specializzati e certificati, inoltre per spazi ridotti e difficoltà operative. Per questo, quando possibile, si preferisce ricorrere ad elementi prefabbricati e/o connessioni bullonate.

Un altro aspetto chiave è l’ammorsamento tra telaio metallico e muratura, infatti le cerchiature in calcestruzzo armato risultano in genere più “legate”, mentre quelle metalliche richiedono accorgimenti specifici.

Tra questi, si stanno diffondendo soluzioni con reti in fibra e intonaci strutturali, pensate per rendere il collegamento più distribuito e migliorare l’interazione tra materiali diversi.

Dal punto di vista costruttivo, non è raro trovare progetti che prevedono perforazioni armate con barre filettate inserite a profondità elevate. Sono soluzioni corrette dal punto di vista teorico, ma spesso difficili da realizzare. Le imprese, anche le più strutturate, esprimono frequentemente dubbi sulla loro fattibilità preferendo la predisposizione di zanche metalliche saldate lungo i montanti verticali. Il tema della realizzabilità resta quindi centrale. Ciò che funziona sulla carta non è detto che sia altrettanto efficace in cantiere, dove tolleranze e imprevisti possono incidere in modo importante.

Negli ultimi anni si sono diffusi anche portali metallici molto rigidi, progettati per incrementare la resistenza a taglio delle pareti oltre che per compensare il “deltak”. Dal punto di vista teorico offrono prestazioni elevate, ma è opportuno valutarne l’effetto sul comportamento globale.

Un aumento eccessivo di rigidezza locale può infatti alterare il comportamento globale, con conseguenze non sempre favorevoli.

Da qui nasce una domanda inevitabile: quanto è davvero eseguibile ciò che si progetta? E soprattutto, ci ricordiamo che fino ad una ventina di anni fa, anche per aperture importanti bastavano un paio di architravi?

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• Le proposte migliorative

FAQ Tecniche: Cerchiature in muratura: criticità e progetto | Ingenio

• Che cosa sono le cerchiature nelle murature portanti? Le cerchiature sono telai, in genere metallici o in calcestruzzo armato, inseriti attorno a una nuova apertura o a un varco ampliato in una parete portante. Servono a redistribuire gli sforzi e a compensare, almeno in parte, la perdita di rigidezza e resistenza dovuta alla rimozione di una porzione di muratura. La loro efficacia dipende però da modellazione, collegamenti, ammorsamento e qualità esecutiva.
• Quando l’apertura di un varco può essere considerata intervento locale? Secondo l’impostazione delle NTC 2018, gli interventi locali riguardano singoli elementi strutturali e non devono ridurre le condizioni di sicurezza preesistenti. Nel caso delle murature, il confine tra intervento locale e miglioramento sismico può diventare sfumato quando l’apertura modifica in modo significativo rigidezza, resistenza o schema resistente della parete. Per questo il progettista deve motivare il perimetro dell’intervento e le grandezze confrontate.
• Quali norme e documenti tecnici sono rilevanti per le cerchiature? Il riferimento principale resta il Capitolo 8 delle NTC 2018, con la Circolare applicativa, per la classificazione degli interventi su costruzioni esistenti. Per la muratura sono rilevanti anche l’Eurocodice 6 e l’Eurocodice 8, Parte 3, relativo alla valutazione e all’adeguamento di edifici esistenti in zona sismica. Per rinforzi con compositi o sistemi FRCM entrano in gioco documenti CNR e Linee Guida del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.
• Quali vantaggi offrono le cerchiature rispetto al solo architrave? Le cerchiature permettono di realizzare aperture più importanti e di controllare meglio la redistribuzione delle azioni nel piano della parete. Rispetto all’architrave, possono contribuire anche alla compensazione della rigidezza persa, soprattutto quando il telaio è chiuso o ben vincolato. Il vantaggio va però valutato caso per caso, perché un portale troppo rigido può alterare il comportamento globale della muratura.
• Quali aspetti progettuali incidono maggiormente sul dimensionamento? Incidono la geometria della parete, la posizione delle aperture, l’altezza efficace dei maschi murari, il ruolo delle fasce di piano e il modello di vincolo adottato. La scelta tra schema a mensola, shear type, fasce rigide o semirigide può produrre risultati sensibilmente diversi. Per questo il rilievo iniziale e la calibrazione del modello sono determinanti quanto il calcolo finale.
• Quali controlli sono importanti in fase di cantiere? I controlli devono concentrarsi su saldature, bullonature, piastre di base, ancoraggi, continuità del telaio e contatto effettivo tra cerchiatura e muratura. Le saldature in opera richiedono particolare attenzione perché spesso non raggiungono la qualità ottenibile in officina. È inoltre necessario verificare la reale eseguibilità di perforazioni, zanche e connessioni previste nei dettagli progettuali.
• Quali errori vanno evitati nella progettazione delle cerchiature? Il primo errore è considerare la cerchiatura efficace solo perché verificata numericamente, senza controllare dettagli costruttivi e compatibilità con la muratura. Il secondo è trascurare aperture tamponate, canne fumarie, discontinuità o scarsa ammorsatura rilevabili con indagini mirate. Il terzo è introdurre telai molto rigidi anche in murature storiche, in pietra o terra cruda, dove servono soluzioni più misurate e compatibili.

NORME UNI / EN / ISO

UNI EN 1996-1-1:2022
Eurocodice 6 – Progettazione delle strutture in muratura – Parte 1-1: Regole generali per strutture di muratura armata e non armata.

UNI EN 1998-3:2025
Eurocodice 8 – Progettazione sismica delle strutture – Parte 3: Valutazione e adeguamento di edifici e ponti.

UNI EN 1052-1:2001
Metodi di prova per muratura – Parte 1: Determinazione della resistenza a compressione.

NTC 2018 – D.M. 17 gennaio 2018, Capitolo 8
Titolo: Norme Tecniche per le Costruzioni – Costruzioni esistenti.