Effetti fessurativi indotti da demolizione di tramezzi per open space in edifici esistenti: possibili o probabili?

Si analizza il caso di eliminazione di pareti non portanti in un piano di edificio abitativo esistente con struttura tradizionale in muratura. L’intervento, privo di rilevanza ai fini sismici nonché statici, può non esserlo ai fini “estetici” per il piano superiore, di altra proprietà, causa eventuali fessurazioni sulle pareti. Si pone il problema se tale situazione è da considerarsi solo possibile, rientrante nella categoria degli imprevisti, o viceversa decisamente probabile.

Indice dei contenuti principali

• Inquadramento del problema: diffusione degli open space in edifici in muratura esistenti e possibili effetti sulle unità sovrastanti.
• Descrizione della tipologia edilizia: condominio anni ’50-’60 con struttura in muratura, corridoio centrale e “muro maestro” eccentrico.
• Intervento di ristrutturazione: eliminazione di pareti non portanti per la creazione di un open space nella zona giorno.
• Inquadramento del problema strutturale: maggiore deformabilità del solaio superiore, ruolo vincolante delle pareti e ridistribuzione delle deformazioni.
• Riferimenti di letteratura: comportamento del nodo solaio-muratura, grado d’incastro e rigidezza a rotazione del setto murario.
• Caso studio: dati preliminari: caratteristiche meccaniche delle murature, definizione del solaio, stima del momento d’inerzia e delle rigidezze.
• Analisi dei carichi e del vincolo murario: valutazione delle azioni su solai e muri esterni, effetto delle aperture, determinazione della rigidezza equivalente.
• Impostazione del modello di calcolo: sistema di equazioni per il nodo solaio-muratura, determinazione di N, Mm, reazioni vincolari e lunghezza in compressione X.
• Calcolo delle deformazioni: frecce elastiche e viscose, differenze tra i due piani e variazione di deformazione dovuta alla demolizione delle pareti.
• Confronto con il sopralluogo: ampiezza e andamento delle fessurazioni osservate in parete al piano superiore e correlazione con i risultati di calcolo.
• Conclusioni progettuali: valutazione della probabilità di quadri fessurativi e implicazioni per progettisti, DL e imprese in fase di ristrutturazione.

Open space in edifici in muratura: perché possono comparire fessurazioni

La situazione si ripete con una certa frequenza: il cambio di proprietà di un’unità abitativa, per acquisto o eredità, in un condominio degli anni cinquanta o sessanta, nella prima periferia cittadina.

La tipica distribuzione interna: dall’ingresso un lungo corridoio centrale, spesso con parete intermedia che separa e collega le zone giorno e notte e l’unico bagno a fine corridoio; i vani, camere, soggiorno, cucina, con superfici simili, sono dislocate su entrambi i lati.

La struttura verticale dell’edificio è in muratura sul perimetro, ai lati del vano scala, posizionato al centro dell’edificio, e all’interno dell’appartamento con il “muro maestro” in posizione eccentrica in quanto delimita il corridoio su un lato, mentre sull’altro la stessa funzione è svolta da una parete in forati che insiste sulla campata di solaio di luce maggiore.

Lo studio di progettazione incaricato si adopera per superare tale distribuzione interna, antiquata, con una proposta di modifica che garantisce sicura approvazione del committente, sinteticamente descrivibile come “open space”; forse perché avvantaggiata dall’inglesismo, l’espressione è entrata nel vocabolario del progettista architettonico con dignità almeno pari alle abusate 3 effe (funzionalità, fruibilità, flessibilità).

Per realizzare l’open space il progetto prevede la demolizione della parete delimitante il corridoio attuale, almeno per la zona giorno, e una parete tra due vani della stessa zona.

Trattandosi di pareti non portanti non si prevedono problemi statici, e, logicamente, l’intervento rientra negli “interventi privi di rilevanza ai fini sismici…” con i relativi snellimenti burocratici.

All’inizio dei lavori il Direttore dei lavori e il tecnico dell’impresa non mancheranno l’ispezione al piano superiore, fotografando accuratamente le pareti, onde evitare che il condomino possa avanzare pretese per stati fessurativi in realtà preesistenti. A fine lavori i medesimi tecnici saranno probabilmente meno solerti se invitati a constatare gli effetti indesiderati dei lavori eseguiti.

Premesso e assodato che non sono coinvolti aspetti strutturali, statici o sismici, pertanto, sia sul piano tecnico che economico, gli eventuali problemi sono da porsi su un piano decisamente inferiore, pressoché trascurabile, rispetto ad altri meritevoli di attenzione e analisi ben più approfondite, tuttavia può essere considerato meritevole d’interesse comprendere se il quadro fessurativo in pareti di un piano, in una tipologia di edificio come prima descritta, in seguito alla demolizione di pareti nel piano sottostante, costituisca la regola o l’eccezione.

Nel primo caso un’impresa che esegue i lavori dovrebbe in fase preventiva, valutare un adeguato intervento nel piano superiore.

Nel secondo caso, con spese non previste, facilmente il ripristino si limita al minimo “estetico”, ovvero al solo intonaco sui due lati, oltre all’assicurazione verbale dell’assenza di ogni pericolo trattandosi di pareti non portanti.

In realtà la lesione passante sul giunto di malta orizzontale e verticale dovrebbe essere risanata, almeno parzialmente, così da ricostituire continuità alla parete. Spesso si trascura che anche in una unità abitativa ordinaria, con gli arredi appesi, pur di limitato peso ma con eccentricità significativa, la parete è localmente sollecitata flessionalmente in modo non trascurabile.

Peraltro in un contesto normativo in cui anche per impianti, armadi, scaffalature, controsoffitti e altri manufatti si richiedono verifiche di sicurezza statica e/o sismica, anche le pareti non portanti dovrebbero richiamare la dovuta attenzione. Senza considerare il contributo che le stesse pareti possono offrire in caso di sisma, assorbendone una parte per quanto minima di energia, altrimenti destinata interamente alle strutture.

Nel seguito si presenta il problema per un caso reale, sinteticamente rappresentato in figura 1, con l’obiettivo di comprendere se il quadro fessurativo risulti giustificato in sede di calcolo, in tal caso la risposta al quesito posto nel titolo sarebbe “decisamente probabile”, o viceversa ritenerlo solo come un possibile indesiderato imprevisto. 

Interazione tra solai e pareti non portanti: il problema strutturale

Generalità

La maggiore deformabilità del solaio superiore, rispetto a quello inferiore, intesa a lungo termine, pertanto comprensiva del contributo elastico e viscoso, induce una interazione tra i due solai in corrispondenza della parete intermedia, che, nell’ipotesi pur approssimativa di indeformabilità a compressione, impone una uguale freccia dei solai nella posizione della parete. Ciò implica un’azione di sostegno, fornita dalla parete, al solaio superiore, una sorta di vincolo cedevole, e un’azione d’incremento di carico sul solaio inferiore. Al momento della demolizione della parete, per le esigenze progettuali descritti in premessa, l’azione di sostegno eliminata equivale a un carico aggiuntivo sul solaio superiore, con relativo incremento di freccia elastica e, per quanto limitata, anche viscosa, se valutato l’effetto dopo qualche anno. Il nuovo incremento di deformazione può indurre pertanto sulla parete in appoggio al solaio superiore uno stato fessurativo.

La maggiore deformabilità di un solaio al piano superiore, rispetto a quello ugualmente caricato al piano inferiore, è notoriamente attribuito al minor vincolamento offerto dalle murature, in particolare da quelle esterne. In fase progettuale dei solai l’attribuzione di un valore al momento negativo alle estremità di un solaio, a una o più campate, in presenza di strutture verticali in muratura, è in genere attuata mediante una logica e opportuna scelta del coefficiente al denominatore della formula M=qL²/c. Adottando in particolare un criterio di fascia, con un valore minimo del momento ai fini del calcolo della sollecitazione massima in prima campata, e sul primo appoggio interno, e di valore maggiore per la sezione di estremità, oltre all’opportuno posizionamento dei carichi variabili, il metodo ha da sempre permesso di perseguire l’obiettivo di una adeguata sicurezza nella struttura del solaio, a prescindere dalle variazioni temporali delle normative.

Una determinazione più realistica dei coefficienti vincolo, per quanto detto non necessaria per un corretto dimensionamento dei solai, né per la verifica delle murature secondo le norme vigenti, presenta notevoli incertezze, in quanto dipendente da molteplici fattori, specialmente riferendosi a costruzioni preesistenti, pertanto in genere non è giustificata.

Nel caso in oggetto però ne diventa importante almeno una stima, dipendendo l’esito dello studio dalla diversa deformabilità dei solai.

In sintesi le principali incertezze sono dovute a:

1. solai dalle caratteristiche solo presumibili, in assenza di documentazione tecnica, come frequentemente in edifici datati;
2. grado di connessione tra solaio e muratura;
3. rigidezza flessionale della muratura dipendente dalla fessurazione della zona tesa;
4. contributo alla deformabilità dato dal coefficiente di viscosità, anch’esso stimabile con inevitabile approssimazione;
5. non conoscenza delle successioni temporali delle fasi costruttive, come esecuzione di pareti in presenza, o viceversa assenza, di puntellamento dei solai.
6. ulteriore approssimazione consiste nel trascurare sulla deformabilità del solaio del piano inferiore (precedente i lavori di demolizione) l’effetto della parete esistente nel piano sottostante.

Nodo solaio-muratura e rigidezza del setto: indicazioni dalla letteratura

Il collegamento nel nodo tra muro e solaio mediante un reciproco incastro non è scontato, a differenza di un nodo di un telaio in cls armato; con riferimento a figura 2 (v. bibliografia 1), il grado d’incastro parete-solaio supera l’80% ma solo in caso di presenza di compressione da 0,3N/mm²(da esperienze di Colville).

Da prove su struttura a 3 piani (Sinha e Hendry) “sembra ragionevole trattare i collegamenti pareti-soletta come rigidi (ponendo q=0 la rotazione relativa)… con tensione di compressione non inferiore a circa 0,3N/mm² e che il nodo non collassi”.

Inoltre l’assetto deformativo di un muro tra due solai risulta essere con curvature di segno opposto (figura 3 e 4 – v. bibliografia 1) con punto di flesso a metà altezza e inversione della zona tesa tra testa e piede. Ciò anche in virtù delle azioni orizzontali trasmesse dai solai alle estremità del muro.

Per quanto deducibile dalla letteratura tecnica citata si considerano pertanto giustificate l’equazione di congruenza j_A = j_A’, ovvero l’uguaglianza delle rotazioni tra testa muro e sezione di estremità del solaio (il nodo, costituito dal cordolo in c.a. di piano logicamente si prevede che non collassi), e la rotazione della testa del muro j_A’ = M_m/K_R con la rigidezza a rotazione definita da K_R=(6E_mJ_m)/h, presentando i setti murari curvature di segno opposto alle due estremità. Con l’avvertenza di controllare che la pressione media nella zona compressa della sezione del muro sia non inferiore ai 0,3N/mm².

Caso studio: demolizione di pareti non portanti in condominio in muratura anni ’50-’60

Per i solai la definizione geometrica dei travetti, base e interasse, è deducibile visibilmente, all’intradosso, dalla colorazione dell’intonaco.

L’armatura, in quanto dato utile per il calcolo del momento d’inerzia, è stimabile approssimativamente da una verifica alle tensioni ammissibili, con momento in campata in base ai valori tipici della progettazione dei solai. Nel calcolo del momento d’inerzia si fa riferimento al valore mediato tra la sezione interamente reagente (1°stadio, non fessurato, con n=15) e sezione fessurata omogeneizzata (2° stadio con n=15): J=zJ_II + (1 - z)J_I (v. bibliografia 2).

Per i muri si fa riferimento, per il modulo elastico, alla Tab. C8.5.I-C8.5.II (Circ. 2019), assumendo per “muratura in mattoni pieni e malta di calce” E=15000MPa (valore medio) ma, in base a indagini visive e alla probabile frazione di cemento compresa nella composizione (malta “bastarda”), con l’incremento per “malta di buone caratteristiche” 2^0,35=1,27 =>15000x1,27=19000, si giustifica l’assunzione del valore massimo previsto in tabella di E=18000MPa.

...continua la lettura con l'analisi del caso studio.

CONCLUSIONI
Come da risultati del calcolo, pur con le approssimazioni, semplificazioni e incertezze precedentemente citate, il raffronto tra l’incremento di deformabilità nel solaio del piano superiore, calcolato nella posizione della parete eliminata dal piano inferiore, risultante circa 0,9 mm, e l’ampiezza della lesione orizzontale sulla parete del piano superiore, misurata in circa 0,9 -1mm nel tratto di maggiore apertura, consente di affermare, nelle tipologie di edifici descritte in premessa, che la formazione di lesioni su pareti, a motivo della demolizione di pareti sottostanti, è da considerare evento non casuale, ma con notevole probabilità di accadimento.