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Resistenza di un portale e cerchiature: come calcolare le aperture sui muri portanti

Vediamo nel dettaglio come schematizzare un portale che rappresenta un valido modello per lo studio di una cerchiatura ad un vano su una muratura portante

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aperture muri portanti

Quando si realizzano delle aperture sui muri portanti, spesso è necessario introdurre delle cerchiature che possono essere realizzate con elementi metallici o in cemento armato.

Possiamo studiare come elemento a sé il generico portale con cui si realizza una cerchiatura. In linea generale, un portale è costituito da elementi verticali ed orizzontali come indicato in Fig.1, dove viene rappresentata una classica soluzione per cerchiatura in cemento armato, nella parte alta e la soluzione con elementi metallici nella parte bassa.

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Vediamo nel dettaglio come schematizzare un portale così come illustrato da Santino Ferretti nel volume Apertura varchi su murature portanti, edito da Maggioli Editore.

Fig.1_ Schemi tipici per cerchiature ©Apertura varchi su murature portanti_ Maggioli Editore

Nelle due immagini in alto (Fig.1) si hanno due modi di realizzare una cerchiatura in cemento armato:

  1. i pilastri vengono ancorati nel cordolo sottostante mediante delle armature e il traverso superiore che funge anche da architrave può essere realizzato a filo travi, oppure
  2. può sporgere oltre le travi, in modo da essere meglio ammorsato nella muratura portante.

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Lo stesso schema viene riproposto nelle immagini inferiori (Fig.2), solo che il portale è realizzato con elementi metallici. In particolare i piedritti ed il traverso superiore sono realizzati con profilati di tipo HE, mentre nella parte inferiore viene collocato un ferro ad U, in modo da ancorare il tutto al cordolo inferiore.

Fig.2_Portale doppio con elementi metallici ©Apertura varchi su murature portanti_ Maggioli Editore

Il ferro ad U si presta bene in quanto, avendo un’altezza limitata, permette di essere nascosto sotto il massetto per la pavimentazione. In Fig.2, per una soluzione con elementi metallici, viene mostrato il caso di utilizzo di portale doppio, che potrebbe essere anche triplo o di maggiore grado, a seconda delle esigenze.

In tali casi i vari portali vengono collegati o con elementi saldati, come mostra la Fig.2, oppure possono essere collegati con elementi filettati.

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Il portale dal punto di vista strutturale può essere considerato costituito da due piedritti incastrati alla base con un traverso superiore e sollecitato dai carichi derivanti dall’analisi strutturale. In particolare, nei casi che ci interessano, il traverso sarà sollecitato da carichi verticali, nella stessa identica maniera vista per gli architravi, mentre sarà sollecitato da carichi orizzontali derivanti dagli spostamenti del muro a causa delle azioni sismiche e che noi modelliamo con una forza orizzontale applicata all’altezza del traverso.

In Fig.3 viene mostrata una parete in cui è stata realizzata un’apertura cerchiata con un portale e si nota come l’azione sismica V applicata alla parete porti ad uno spostamento δ che genera a sua volta uno spostamento orizzontale del portale, che sarà sollecitato da una forza sempre orizzontale F.

Fig.3_Parete con cerchiatura sollecitata orizzontalmente ©Apertura varchi su murature portanti_ Maggioli Editore

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Schematizzazione della struttura

Pertanto dobbiamo studiare il portale sollecitato dalle forze verticali ed orizzontali che interessano le nostre analisi. Partiamo pertanto dagli schemi elementari che servono per risolvere il portale che è una struttura iperstatica e quindi deve essere risolta, ad esempio, con il metodo delle forze.

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In Fig.4 vengono presi a riferimento i due schemi elementari che servono per scrivere le equazioni di congruenza relative al portale.

Fig.4_Schemi di travi su due appoggi ©Apertura varchi su murature portanti_ Maggioli Editore

Nella figura sono anche indicate le rotazioni sugli appoggi che per simmetria sono uguali.

Lo schema da risolvere è quello riportato in Fig.5, con il portale soggetto alle azioni orizzontali e verticali.

Fig.5_Portale e sollecitazioni ©Apertura varchi su murature portanti_ Maggioli Editore

Per approfondire il tema e conoscere il procedimento da seguire per risolvere il caso strutturale in esame, consigliamo la lettura del volume  Apertura varchi su murature portanti con fogli di calcolo in Excel appositamente realizzati dall’Autore che consentono il calcolo delle rigidezze e delle resistenze dei setti murari, nonché la determinazione delle forze che agiscono sui setti nello stato di partenza e nello stato di progetto.

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Foto:iStock.com/pyotr021


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