Le costruzioni esistenti in muratura portante presentano molto spesso tetti e coperture di tipo spingente. Un tetto, o più in generale una struttura di copertura, si definisce spingente se, sottoposta a soli carichi verticali, genera una spinta orizzontale sulle pareti perimetrali su cui scarica. Le coperture spingenti rappresentano una delle principali fonti di dissesti locali, soprattutto dal punto di vista statico, un motivo di vulnerabilità significativa in scenari sismici.
Definizione e caratteristiche di una struttura spingente
Il caso tipico di copertura spingente è quello di una copertura a doppia falda in assenza di trave di colmo o muro di spina, detto anche tetto a capanna. In tale configurazione la spinta orizzontale sulle pareti perimetrali di appoggio aumenta all’aumentare del peso della copertura e all’aumentare della sua deformabilità. Se la copertura fosse infinitamente rigida, la spinta sulle pareti perimetrali sarebbe nulla.
È importante sottolineare che una struttura è considerata spingente se, quando soggetta solo a carichi verticali, genera una reazione orizzontale sugli appoggi. Una copertura spingente ha la tendenza a “ribaltare” le pareti su cui si appoggia e questa inclinazione è strettamente correlata a due fattori chiave: deformabilità e peso. A differenza delle coperture in cemento armato, che raramente sono spingenti, quelle in legno possono diventarlo, creando una complessità aggiuntiva nella progettazione.
Il ruolo della trave di colmo e dei falsi puntoni
Fra le coperture in legno la tipologia più frequente è il tetto a falsi puntoni, realizzato mediante arcarecci poggianti da un lato su una trave di colmo o su di un muro di spina e dall’altro lato su una trave di banchina. Il tetto a falsi puntoni può essere spingente o non spingente a seconda dei casi. Se la zona di appoggio del puntone è sagomata correttamente con superfici di appoggio orizzontali, in caso di muro di spina o di trave di colmo sufficientemente rigida, il falso puntone sarà non spingente.
La deformabilità della trave di colmo gioca un ruolo cruciale: a causa della sua flessione, si verifica l’abbassamento dei punti di appoggio superiori dei falsi puntoni, che tende a creare uno spostamento orizzontale agli appoggi inferiori. Se la trave di colmo sarà sufficientemente rigida, gli spostamenti verticali per effetto del peso proprio saranno contenuti e la spinta del tetto risulterà essere trascurabile.
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Strategie per l'assorbimento delle spinte
Nel caso in cui tu stia progettando un intervento di miglioramento o adeguamento della struttura esistente, è indispensabile progettare un intervento volto a ridurre o eliminare la spinta del tetto sulle pareti perimetrali. È possibile mitigare la spinta introducendo elementi capaci di assorbirla, come catene, capriate, cordoli e incatenamenti.
- Catene e cavi: installati strategicamente per connettere la struttura del tetto alle pareti portanti, assorbono parte della spinta orizzontale.
- Cordoli: elementi orizzontali di rinforzo posizionati lungo le pareti perimetrali per fornire maggiore rigidità alla struttura.
- Cerchiature: l'implementazione di fasce in fibra di carbonio o in acciaio, posizionate dove le travi trasferiscono le sollecitazioni, rafforza la sezione resistente del pannello murario.
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Prescrizioni normative e calcolo
Nelle NTC 2018 il concetto di struttura spingente viene trattato in diversi punti. Al paragrafo 7.2.2, per le strutture di tipo spingente, è indicata la necessità di considerare la componente verticale dell’azione sismica. Il paragrafo 7.8.1.4, relativo ai criteri di progetto delle strutture in muratura in zona sismica, riporta esplicitamente che le strutture costituenti orizzontamenti e coperture non devono essere spingenti.
| Elemento | Funzione |
|---|---|
| Catena metallica | Elimina la spinta orizzontale annullando la spinta del puntone |
| Trave di colmo rigida | Limita l'abbassamento e riduce la spinta parassita |
| Cordolo in c.a. | Aumenta la rigidità della parete per resistere alle azioni orizzontali |
La presenza di un tetto spingente in un edificio di nuova costruzione è consentita solo per le costruzioni in calcestruzzo armato, acciaio o legno, a patto di considerare nel calcolo la componente verticale dell’azione sismica e progettare idonei elementi strutturali per l’assorbimento delle spinte orizzontali generate.
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