Cordoli e Connessioni Travi in Legno: Soluzioni e Problematiche

I cordoli strutturali rappresentano un elemento fondamentale nel rinforzo delle pareti in muratura degli edifici, specialmente in contesti sismici. Tuttavia, la loro corretta progettazione e installazione, in particolare quando si tratta di connessioni con travi in legno, richiedono attenzione e conoscenza delle diverse tipologie e delle problematiche che possono insorgere.

Cos’è un Cordolo in Cemento Armato e le Sue Funzioni

Un cordolo in cemento armato è un elemento strutturale orizzontale che viene aggiunto o rinforzato all’interno della muratura esistente al fine di aumentarne la capacità di resistere alle sollecitazioni sismiche. Questo tipo di cordolo è progettato per distribuire in modo uniforme i carichi verticali e laterali sulla struttura muraria, migliorando così la sua capacità di resistere ai terremoti.

Il cordolo in cemento armato viene posizionato lungo la sommità delle pareti o tra i piani dell’edificio (quest’ultimo è sempre meno utilizzato), a seconda delle esigenze strutturali e delle specifiche del progetto. Le sue principali funzioni sono:

• assorbimento dei carichi verticali: il cordolo supporta il peso della copertura dell’edificio e lo distribuisce uniformemente lungo la lunghezza della parete sottostante, riducendo così i punti di concentrazione di carico;
• rendere più rigida la struttura: il cordolo aumenta la rigidità e la coesione della struttura muraria, limitando la deformazione e il collasso durante un evento sismico;
• trasferimento delle sollecitazioni sismiche: durante un terremoto, il cordolo aiuta a trasferire le sollecitazioni laterali attraverso la struttura, riducendo il rischio di danni strutturali e crolli;
• collegamento strutturale: il cordolo può essere progettato per connettere in modo efficace le pareti verticali, migliorando la coesione e la resistenza complessiva della struttura.

Tipologie di Cordoli: Materiali e Soluzioni Alternative

Oltre al cemento armato, esistono diverse altre opzioni di materiali utilizzati per la realizzazione dei cordoli nell’adeguamento sismico delle murature. La scelta del materiale più adatto dipenderà dalle specifiche esigenze strutturali dell’edificio, dalle normative locali e dalle considerazioni economiche. Ogni tipo di materiale ha vantaggi e limitazioni, e sarà valutato in base alle caratteristiche del progetto e alle prestazioni richieste per l’adeguamento sismico delle murature.

Ecco alcuni di essi:

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• acciaio: i cordoli in acciaio sono costituiti da profili metallici, come travi o profilati a sezione rettangolare o circolare. Sono apprezzati per la loro resistenza e duttilità, che consente loro di assorbire e dissipare l’energia sismica durante un terremoto. Possono essere utilizzati sia come cordoli sommitali che d’interpiano, a seconda delle esigenze strutturali dell’edificio;
• muratura armata: questa tecnica combina la resistenza della muratura con la capacità portante dell’acciaio. I cordoli di muratura armata sono costituiti da blocchi di cemento o laterizi rinforzati con armature metalliche, solitamente barre di acciaio. Offrono un’alternativa al cemento armato per rinforzare le pareti e migliorare la capacità sismica dell’edificio;
• fibra di vetro rinforzata: questo materiale è leggero e resistente, ed è spesso utilizzato per la realizzazione di cordoli sismici leggeri e flessibili. Le sue proprietà di resistenza e durabilità lo rendono una scelta popolare per interventi di miglioramento sismico;
• legno lamellare incollato (LLI): il legno lamellare incollato è un materiale strutturale composto da strati di legno incollati insieme. È leggero, resistente e ha buone proprietà antisismiche, rendendolo una scelta adatta per i cordoli in edifici con struttura lignea o mista legno-calcestruzzo;
• polimeri rinforzati con fibre (FRP): questi materiali compositi sono costituiti da fibre di vetro, carbonio o altri materiali rinforzanti incorporate in una matrice polimerica. Sono leggeri, ma allo stesso tempo estremamente resistenti e rigidi, rendendoli adatti per il rinforzo sismico dei cordoli e delle strutture murarie.

Un'altra soluzione può essere la realizzazione di un cordolo con elementi d'acciaio da collegarsi alla muratura e agli elementi lignei.

Connessione delle Travi in Legno ai Cordoli

Le verifiche da svolgere dipendono dal tipo di connessione che si intende realizzare, infatti sono diverse le tipologie di collegamento trave in legno/elemento in c.a. che si possono mettere in opera.

Il cordolo funge da appoggio per le travi della copertura e da collegamento con la muratura sottostante. Le forze di compressione possono essere trasmesse dalla trave al cordolo tramite sola pressione di contatto, ma ogni altro tipo di forza che dovesse essere trasmessa dalla trave al cordolo necessita di adeguati mezzi di collegamento.

A titolo esemplificativo e non esaustivo, la trave in legno può essere:

• appoggiata e fissata con perni/piastre/angolari (si rimanda all’articolo “Particolari costruttivi: fissaggio degli elementi lignei di copertura” pubblicato su “Murature Oggi” n. 96 - Settembre 2007);
• ancorata lateralmente al cordolo tramite una piastra/scarpa in acciaio.

Inoltre è opportuno provvedere comunque ad un fissaggio delle travi al cordolo, per evitarne qualsiasi spostamento accidentale o non previsto anche durante la fase di montaggio della copertura. Ciò vale per le eventuali forze di sollevamento del tetto, generate dal risucchio del vento, come pure per le forze orizzontali dovute - fra l'altro - alle azioni del vento e del sisma.

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Qualora non sia possibile realizzare dettagli quali quelli riportati nelle risposte collegate (per motivi che nella domanda non sono indicati) si può al limite pensare di interrompere la trave in legno, ancorandola al cordolo in c.a.

Problemi Legati all'Infiltrazione e all'Uso dei Cordoli in Cemento Armato con Travi in Legno

In alcuni contesti, come la ristrutturazione di un tetto in legno di una vecchia casa di montagna, possono sorgere problemi di spazio che costringono ad "infilare" le travi di falda nel cordolo in cemento armato che dovrà essere costruito sulle mura perimetrali, o addirittura ad "annegare le travi della copertura nel cordolo perimetrale in c.a.". Abbiamo ribadito più volte in questo servizio che le travi "inghisate nel CA o nella muratura" non rappresentano per niente una buona soluzione.

Ogni forma di "inghisatura" delle travi di legno nel CA del cordolo o della muratura è e resta soltanto una forma poco appropriata e grossolana - oltre che poco consona e poco corretta, benché in alcuni casi di più o meno limitata efficacia - di realizzare questo tipo di collegamenti.

Gli interventi di riparazione e miglioramento sismico eseguiti su edifici danneggiati da terremoti hanno messo in luce gravi inefficienze nella tecnica di esecuzione. Numerosi edifici sismicamente adeguati hanno registrato collassi parziali, attribuiti alla presenza di cordoli rigidi in cemento armato, sia sommitali che interpiano.

La funzione statica del cordolo sommitale è quella di assorbire i carichi verticali della copertura e distribuirli alla parete sottostante. Tuttavia, l’eccessiva rigidezza del cemento armato ha trasformato il cordolo in una sorta di trave su due appoggi, con la maggior parte del peso della copertura che grava solo sugli appoggi murari terminali, lasciando la parte centrale della parete sottostante scarica. Questi errori di progettazione ed esecuzione hanno portato a numerosi crolli parziali registrati nei terremoti successivi, molti dei quali in corrispondenza dei cordoli sommitali in cemento armato.

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I danni che sono stati rilevati in diversi eventi sismici hanno evidenziato che molti edifici hanno subito interventi da eventi sismici precedenti e hanno tenuto conto degli errori del passato. Questo ha portato ad una promozione dell’esecuzione di cordoli in cemento armato contestualmente all’inserimento di inghisaggi verticali. Tuttavia, anche in questo caso, alcuni crolli sono stati registrati a causa di diversi motivi:

• insufficiente lunghezza delle barre verticali - in alcuni casi, le barre d’armatura verticali potrebbero non essere state sufficientemente lunghe per penetrare adeguatamente nella muratura sottostante e garantire un ancoraggio efficace del cordolo in cemento armato. Questo potrebbe aver compromesso la capacità del cordolo di resistere alle forze sismiche e di trasferire i carichi in modo appropriato alla struttura sottostante;
• scarsa qualità delle murature sottostanti - anche se sono stati realizzati inghisaggi verticali adeguati, la qualità della muratura sottostante potrebbe non essere stata sufficiente per garantire la stabilità dell’intero sistema. Se la muratura è debole o presenta difetti strutturali, potrebbe non essere in grado di sostenere adeguatamente il peso e le sollecitazioni provenienti dal cordolo in cemento armato durante un evento sismico;
• mancanza di adeguata connessione - in alcuni casi, potrebbe essere mancata un’adeguata connessione tra le barre verticali d’armatura e la muratura sottostante. Se le barre non sono state collegate in modo sufficiente alla muratura o se il legame è stato compromesso da difetti di esecuzione, il cordolo potrebbe non essere stato in grado di esercitare il suo ruolo di presidio antisismico in modo efficace.

Raccomandazioni e Soluzioni Alternative

Nonostante tali problematiche, il cordolo in cemento armato è ancora oggi consigliato, ma solo se di altezza limitata, per evitare eccessivi appesantimenti ed irrigidimenti dannosi. È fondamentale adottare corretti dettagli costruttivi per un efficace presidio antisismico, come la realizzazione di cordoli sommitali con cemento di resistenza limitata per non introdurre irrigidimenti eccessivi, e soprattutto l’inghisaggio verticale di barre d’armatura per vincolare efficacemente la muratura sottostante e impedirne il ribaltamento fuori dal piano.

Per migliorare l’efficacia dei cordoli sia in cemento armato, che in altri materiali, nel contesto del miglioramento sismico delle strutture, è essenziale fare determinate considerazioni. Queste possono contribuire significativamente a mitigare i rischi di danni strutturali durante eventi sismici e a ottimizzare le prestazioni complessive degli edifici.

Uno dei primi aspetti da tenere in considerazione riguarda l’individuazione di dettagli costruttivi corretti. Infatti, la corretta progettazione e realizzazione dei cordoli in cemento armato sono fondamentali per garantirne l’efficacia nel miglioramento sismico delle strutture in muratura. È importante adottare dettagli costruttivi che assicurino una corretta connessione tra il cordolo e la muratura sottostante, evitando discontinuità o punti deboli che potrebbero compromettere la stabilità dell’intero sistema. Questi dettagli possono includere l’uso di barre d’armatura ben posizionate e adeguatamente ancorate, connessioni salde tra il cordolo e le pareti verticali, nonché il corretto posizionamento dei giunti di dilatazione per consentire la deformazione sismica senza danneggiare la struttura.

Altro aspetto importante è un’analisi strutturale approfondita per valutare le condizioni esistenti dell’edificio e determinare le soluzioni più appropriate per il miglioramento sismico. Questa analisi dovrebbe tenere conto dei carichi sismici previsti, delle caratteristiche specifiche della struttura e delle condizioni del terreno circostante. Attraverso l’utilizzo di software avanzati di modellazione strutturale e simulazione sismica, è possibile valutare diverse opzioni di progetto e identificare la soluzione ottimale in termini di prestazioni, costo ed efficienza.

Infine è bene valutare se la scelta del cemento armato sia quella migliore. Infatti, come visto anche in precedenza, è possibile considerare l’impiego di materiali alternativi come l’acciaio o la muratura armata per la realizzazione dei cordoli sismici. L’acciaio è noto per la sua elevata resistenza e duttilità, caratteristiche che lo rendono particolarmente adatto per applicazioni sismiche. I cordoli in acciaio possono essere progettati per assorbire e dissipare le sollecitazioni sismiche in modo efficace, contribuendo a migliorare la resistenza e la resilienza dell’edificio. Allo stesso modo, la muratura armata, che combina mattoni o blocchi di cemento con l’inserimento di armature metalliche, offre un’alternativa robusta e affidabile per i cordoli sismici, mantenendo una maggiore congruenza strutturale con le murature esistenti ed anche quello di una maggiore compatibilità, dal punto di vista della conservazione, per quanto riguarda gli edifici storici.

Risorse e Strumenti per la Progettazione

Per capire quali sono i problemi che possono verificarsi e come risolverli con un software per la progettazione strutturale, è consigliabile consultare risorse dedicate. Di seguito metto a tua disposizione un video che mostra come poter operare con un software per il calcolo strutturale per progettare un cordolo in cemento armato.

Inoltre ti consiglio di visitare il nostro forum dove viene trattato l’argomento dei cordoli in cemento armato e tanto altro ancora. Puoi anche provare gratis EdiLus-MU, il software verifica edifici in muratura.

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