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Le fasce di piano negli edifici esistenti in muratura

Approfondimento sulle fasce di piano negli edifici esistenti, seguendo le indicazioni delle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 17.01.2018 e della Circolare n. 7 del 21 gennaio 2019 per la definizione delle loro capacità portante.

La modellazione degli edifici in muratura soggetti ad azioni sismiche rappresenta uno degli argomenti più complessi nel campo dell'ingegneria strutturale e per tale motivo è ancora oggetto di studi e ricerca in ambito accademico. Una volta impedito il collasso locale della parete (meccanismi locali) la capacità sismica dell'edificio in muratura non armata è strettamente connessa alla deformabilità e alla resistenza delle pareti nel proprio piano, dove con parete si intende l’insieme di strisce continue di muratura nelle due direzione verticale e orizzontale, denominate rispettivamente maschi murari e fasce di piano (o travi in muratura), delimitate dalle aperture consecutive e tra loro interconnesse nei pannelli di nodo.

Attualmente i modelli di calcolo proposti e che hanno conseguito maggior consenso per il comportamento sismico delle pareti murarie tendono ad individuare questi due componenti strutturali (maschi e fasce) o in fase di modellazione, nel modello a telaio equivalente, o in fase di verifica, nella modellazione ad elementi finiti bidimensionali.

Sebbene la capacità resistente principale venga svolta dai pannelli verticali (maschi), i pannelli orizzontali (fasce/travi) svolgono un ruolo fondamentale per definire la capacità di accoppiamento tra i maschi; di conseguenza la loro struttura e morfologia, dalle quali derivano capacità resistente e deformazione, condiziona in modo sostanziale le prestazioni della parete e quindi dell'intero edificio.

La ricerca scientifica finalizzata a definire il comportamento e la capacità delle fasce di piano al fine di fornire ai professionisti adeguati criteri di modellazione e di verifica è ad oggi ancora viva, ma alcune delle indicazioni presenti nelle ultime norme tecniche delle costruzioni, in particolare nella circolare applicativa, costituiscono una evoluzione normativa importante in questo senso.

Nella presente trattazione verranno illustrate le indicazioni presenti nelle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 17.01.2018 (NTC 2018) e nella Circolare n. 7 del 21 gennaio 2019 (Circolare 2019) relativamente alla definizione delle capacità delle fasce di piano, indicazioni poi riprese in MasterMuri, postprocessore della collana AMV designato alla verifica di questa tipologia costruttiva.

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Le verifiche secondo NTC delle fasce di piano

I criteri di verifica delle fasce di piano negli edifici esistenti sono trattati nella Circolare 2019 al paragrafo C8.7.1.3.1.1 con la individuazione dei possibili meccanismi di rottura nel piano:

  • Rottura a pressoflessione;
  • Rottura per taglio con fessurazione diagonale.

 

La capacità a pressoflessione nelle fasce di piano

Uno degli aspetti che differenzia significativamente le fasce di piano dai maschi murari è che lo sforzo normale generato dalle azioni sismiche agisce in direzione orizzontale ossia, in caso di tessitura regolare, parallelamente ai letti di malta, mentre nel maschio murario lo sforzo normale agisce in direzione perpendicolare ai letti di malta, con chiari benefici in termini di rigidezza, resistenza e capacità deformative. Di conseguenza nelle fasce è opportuno assumere una resistenza a compressione inferiore rispetto a quella considerata per i maschi, come recepito dalle NTC 2018.

Inoltre, la valutazione dell’azione assiale presente nelle fasce di piano è uno degli aspetti più critici della modellazione e dei risultati da essa derivanti poiché fortemente influenzata sia dai vincoli di modellazione (presenza di diaframmi di piano rigido ad esempio) che dalla presenza, nella realtà, di elementi di rinforzo/corredo come piattabande, cordoli e catene. La capacità della fascia, quindi, dipende dalla presenza o meno dell’azione assiale e dalla possibilità di
determinarne l’entità.

 

Presenza di sforzo normale (N≠0) nella fascia

Nel caso in cui a seguito dell’analisi del modello l’azione assiale della fascia sia non nulla, la Circolare NTC2019 riporta al § 7.8.2.2.4 delle NTC e quindi procedere “in analogia ai pannelli murari verticali”.

 

La capacità resistente a pressoflessione si differenzia però in caso di presenza o meno di un elemento resistenti a trazione accoppiato alla fascia:

  • in assenza di elemento resistente a trazione, la capacità della fascia viene valutata come nel caso dei maschi murari [7.8.2 §7.8.2.2 NTC2018].

 

 

tuttavia in questo caso è possibile considerare una resistenza a trazione della muratura recependo quanto riportato nella Circolare 2019 al §C8.7.1.3.1.1 dove viene indicato come valutarne l'entità. Infatti, alle estremità della fascia, grazie all’ingranamento con i maschi murari adiacenti si genera un contributo di resistenza a trazione della muratura pari a fftd:

 

 

  • in presenza di elemento resistente a trazione, come indicato nella norma, andrebbe valutata una capacità a pressoflessione Mu considerando la presenza dell’elemento, per sezione, materiale e posizione all’interno del “sistema accoppiato”. In alternativa, semplificando il problema, le cui condizioni al contorno sono spesso difficilmente definibili, è possibile fare riferimento alla [7.8.5] del paragrafo §7.8.2.2.4 Travi in muratura delle NTC2018:

 

 

Assenza di sforzo normale (N=0) o sforzo normale incognito – diaframma di piano rigido

Qualora non vi sia un elemento resistente attrazione, ci si avvale di quanto indicato nella Circolare 2019 al §C8.7.1.3.1.1 in cui sì afferma che per le fasce il dominio di resistenza può essere valutato tenendo conto della resistenza a trazione della muratura, sempre ed in qualsiasi condizione. Pertanto, risulta spesso utile considerare questa possibilità, sia in presenza di sforzo normale, come sopra descritto, sia in sua assenza.

 

 

Nel caso in cui, invece, sia presente un elemento resistente a trazione nella fascia, si può sempre fare riferimento alla [7.8.5] del paragrafo §7.8.2.2.4 Travi in muratura delle NTC2018.

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