RECUPERO DEGLI EDIFICI IN MURATURA

Transcript

1 NETTO STORICO A PALERMO Aula Magna Scuola Politecnica 8 novembre 2014 RECUPERO DEGLI EDIFICI IN MURATURA Prof. Ing. Liborio Cavaleri Scuola Politecnica

2 Edifici a ridosso dell area all interno delle antiche mura

3 Case isolate distanti dall area all interno delle antiche mura

4 Stralcio area Pallavicino Aggregati edilizi

5 TIPOLOGIE DI INTERVENTO VARIANTE GENERALE AL P.R.G. Approvata con D.Dir. 558 e 124/DRU/02 Interventi di Manutenzione Ordinaria Straordinaria Interventi che determinano trasformazioni Restauro Ripristino filologico Ristrutturazione Demolizione Ricostruzione

6 TIPOLOGIE DI INTERVENTO Interventi di Manutenzione Straordinaria VARIANTE GENERALE AL P.R.G. Approvata con D.Dir. 558 e 124/DRU/02 -consolidamento e risanamento delle strutture verticali esterne ed interne; - sostituzione di singoli elementi di orditura delle strutture orizzontali (solai, coperture, volte);

7 INCREMENTO DELLA RESISTENZA V 3 M N 0.85fd fd M V N a tensioni normali deformazioni normali l/2-a/2 l t l

8 CONFERIMENTO DI SCATOLARITA COMPORTAMENTO ISOLATO DEGLI ELEMENTI MURARI SCATOLARITA Questo obiettivo si ottiene con collegamenti efficaci

9 CONFERIMENTO DI SCATOLARITA

10 DISTRIBUZIONE DELLE FORZE LATERALI IN FUNZIONE DELLA RESISTENZA DEI MASCHI CHI E PIU FORTE DEVE POTER DARE UN CONTRIBUTO MAGGIORE Questo obiettivo si ottiene con interventi sugli orizzontamenti

11 INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE INTERVENTI PER L INCREMENTO DELLA RESISTENZA DEI MASCHI MURARI TECNICA CUCI E SCUCI INIEZIONI DI MISCELE LEGANTI RISTILATURA DEI GIUNTI INTONACO ARMATO INIEZIONI ARMATE ELEMENTI DI RIQUADRATURA SISTEMA CAM TIRANTATURA VERTICALE INTERVENTI PER IL MIGLIORAMENTO DEI COLLEGAMENTI TIRANTATURE METALLICHE INSERIMENTO DI CORDOLI ELEMENTI IN BRECCIA CERCHIATURE PERFORAZIONI ARMATE INTERVENTI SUGLI ORIZZONTAMENTI

12 TECNICA CUCI E SCUCI DESCRIZIONE Ripristino di zone limitate di muratura con lesioni o degradi attraverso la rimozione degli elementi degradati e la realizzazione di una nuova tessitura muraria con elementi sani senza interrompere la funzione statica della muratura nel corso dell applicazione. OSSERVAZIONI L intervento può essere eseguito per porzioni limitate e per murature che presentano una buona qualità e regolarità. Il collegamento con la muratura esistente risulta di fondamentale importanza. È opportuno utilizzare conci di muratura con caratteristiche simili a quella presente in situ. FASI DI ESECUZIONE Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario Puntellamento della parete Rimozione della parte danneggiata Posa in opera dei conci sostitutivi Risarcitura dei giunti degradati ESEMPI

13 INIEZIONI DI MISCELE LEGANTI DESCRIZIONE L intervento consiste nel far penetrare la miscela legante a ritiro compensato in pressione o per colo, a seconda dello stato di degrado della muratura, nei vuoti presenti in modo da ripristinare o migliorare le caratteristiche meccaniche del paramento murario. OSSERVAZIONI L efficacia dell intervento è strettamente legata alla capacità di diffusione della miscela. L intervento risulta quindi inefficace nel caso di murature che per loro natura sono scarsamente iniettabili. FASI DI ESECUZIONE Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario Stuccatura delle fessure e delle lesioni in modo da evitare la fuoriuscita della miscela durante le operazioni di iniezione Perforazioni Posizionamento nelle perforazioni di iniettori e successivo lavaggio in modo da eliminare eventuali detriti e da saturare la muratura evitando l assorbimento di questa del materiale iniettante Iniezione della miscela secondo la tecnica definita: per pressione, per gravità, per depressione; Rimozione degli iniettori e chiusura dei fori ESEMPI

14 RISTILATURA DEI GIUNTI DESCRIZIONE L intervento è previsto nell ipotesi di erosione del giunto con perdita della funzione legante superficiale della malta legante originaria ed in presenza di materiale lapideo murario originario in buono stato di conservazione. L intervento di ripristino e consolidamento è di tipo esclusivamente superficiale. OSSERVAZIONI L efficacia dell intervento è strettamente legata allo spessore del paramento murario. Se effettuato in entrambi i lati su murature di spessore non elevato può migliorare le caratteristiche meccaniche. Particolare attenzione dovrà essere rivolta alla scelta della malta da utilizzare. FASI DI ESECUZIONE Scarnitura profonda dei giunti Lavaggio del paramento murario Riempimento con malta avente migliori caratteristiche della precedente Ricostruzione dei giunti degradati È possibile realizzare una ristilatura armata con l utilizzo di materiali innovativi, ovvero: - Barre e piattine in FRP - Barre elicoidali in acciaio inox ESEMPI

15 INTONACO ARMATO DESCRIZIONE L intervento è previsto nel caso di murature in stato di degrado più o meno avanzato. La tecnica consiste nel realizzare in aderenza alla superficie muraria due strati di calcestruzzo opportunamente connesse tramite fori passati per tutto lo spessore della muratura. La rete di armatura può essere prevista in acciaio, in GFRP o CFRP OSSERVAZIONI L intervento comporta una modifica sulla resistenza ma anche sulla rigidezza di conseguenza la risposta sismica dell edificio risulta modificata. FASI DI ESECUZIONE Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario Perforazione della muratura per la messa in opera delle armature di collegamento Posizionamento della rete metallica o in materiale composito Getto della lastra di calcestruzzo Intonaco con rete in acciaio Particolare attenzione va posta sulla sovrapposizione dei pannelli di rete elettrosaldata o FRP per garantire la continuità dell armatura in verticale ed in orizzontale Intonaco con rete in FRP

16 INIEZIONI ARMATE DESCRIZIONE L intervento consiste nel disporre armature all interno della muratura, inserendoli in fori successivamente cementati con miscele per iniezioni. I fori devono essere praticati con inclinazione pari a 45 sia sulla direzione orizzontale che verticale, in modo da distribuire uniformemente l armatura all interno della muratura e aumentare la resistenza a compressione e taglio. OSSERVAZIONI L intervento può essere realizzato sia per incrementare connessione degli elementi murari. la resistenza della muratura sia per migliorare il grado di FASI DI ESECUZIONE Perforazione della muratura per la messa in opera delle armature Pulitura dei fori al fine di garantire una perfetta aderenza tra muratura e miscela legante Posizionamento della armature (talvolta è necessario realizzare degli ancoraggi per evitare l eventuale sfilamento) Esecuzione delle iniezioni

17 INSERIMENTO DI ELEMENTI DI RIQUADRATURA DESCRIZIONE Questo intervento consiste nell inserimento di telai in c.a. o in acciaio per realizzare la riquadratura delle aperture. I telai lavorano in parallelo con i maschi murari, e forniscono un incremento di resistenza e di duttilità alle pareti. E necessario che i telai possiedano adeguata rigidezza, ai fini della loro efficacia, e siano realizzati a perfetto contatto con la muratura esistente. OSSERVAZIONI È necessario effettuare rinforzi diffusi per ottenere adeguato miglioramento. Inoltre l incremento di resistenza è limitato al rapporto tra le aperture sulla fascia piena. FASI DI ESECUZIONE Preparazione delle pareti nell intorno interessato ai vani; Eventuale scasso nella muratura esistente; Inserimento dei telai metallici; Connessione dei telai con la muratura esistente.

18 SISTEMA CAM - CERCHIAGGIO ATTIVO DELLA MURATURA DESCRIZIONE Incatenamento della muratura con nastri in acciaio inox disposti nelle direzioni orizzontale e verticale, passanti attraverso lo spessore murario, e richiusi su se stessi attraverso reggette previa applicazione di una pretensione. Può essere applicato in caso di necessità di rinforzi diffusi. Adatto ad interventi di messa in sicurezza temporanea per la sua celerità di applicazione OSSERVAZIONI Incremento di resistenza e duttilità, in modo analogo all intervento con intonaco armato. Differentemente da quest ultimo, produce un Incremento di capacità nei confronti del collasso per schiacciamento grazie all azione benefica delle forze di coazione. FASI DI ESECUZIONE Preparazione degli elementi da rinforzare, attraverso rimozione dell intonaco e stuccatura di eventuali lesioni; Tracciamento del percorso dei nastri e esecuzione dei fori; Preparazione dei fori e delle zone di angolo; Posizionamento dei nastri pretesi e chiusura/sigillatura.

19 TIRANTATURA VERTICALE

20 IMPORTANZA DELLA RIGIDEZZA DEI SOLAI

21 Caratteristiche orizzontamenti L organismo strutturale R = = Z G K1 K2 K3 vista assonometrica R R1 R2 R3 k i Ri R Rk n i j 1 x x x x i Z G Z k k x x j i i Z 2 0 x x Z ( n j 1 k j x j )/( n j 1 k j )

22 Caratteristiche orizzontamenti L organismo strutturale = = vista assonometrica R L1 L2 R 1 L 1 R L 2 L 1 2 R R 2 3 L L 1 1 R L 2 R L 2 L 1 L L 2 R1 R2 R3 0 x

23 vista assonometrica 1 K = = Caratteristiche orizzontamenti K K2 K3 K / 2 K R vista assonometrica L1 L2 = = R L organismo strutturale K1 Z K2 G L1 L2 L R1 R2 R3 R1 R2 R3 0 x 0 x R 1 R 4 R 2 R 2 R 3 R 4 R 1 R 2.5 R 2 R 5 R 3 R 2.5

24 IMPORTANZA AGGIUNTIVA DEI CORDOLI e DEGLI ARCHITRAVI

25 - Verifica delle travi (in muratura) di collegamento fra pannelli (sforzo normale incognito) F1 F1 Mu Hp * h 2 1 Hp 0.85fhdh * t F2 F3 F2 F3 V p 2M u / l * h* F4 Mu F4 diagramma momenti diagramma tagli Vp rottura a flessione Vp h* Vt rottura a taglio Vt h* l* Mu l* dove H p è il minimo tra la resistenza a trazione dell'elemento teso disposto orizzontalmente ed il valore 0.4f hd h*t f hd è la resistenza di calcolo a compressione della muratura in direzione orizzontale (nel piano della parete). La resistenza a taglio, associata a tale meccanismo, può essere calcolata come

26 - Verifica delle travi (in muratura) di collegamento fra pannelli (sforzo normale incognito) diagramma momenti Mu M u H p h * 2 1 H 0.85f p hd h * t Vp rottura a flessione l* Mu Vp h* Eq. di equilibrio * * p hd c H 0. 85f h t ; h x H p * 0. 85f h t hd * * * h h h Mu Hp t Hp 1 t 2 2 * 12 / h Hp Mu Hp 1 t 2 * 0. 85f h t hd * H 04. f h t p hd Si può pensare che il massimo sforzo di compressione nella muratura sia quello che si ottiene per 1/2 da cui la limitazione normativa

27 La modellazione: Analisi statica lineare: la scomposizione del modello spaziale

28 TIRANTATURE METALLICHE DESCRIZIONE L intervento consiste nell inserimento di catene metalliche ancorate alle murature tramite piastre di ripartizione opportunamente dimensionate in modo da incrementare il grado di connessione delle pareti murarie. I tiranti possono essere disposti all interno o all esterno delle murature, inseriti tramite perforazione. La messa in tensione dei tiranti garantisce una riduzione degli spostamenti dovuti a eventuali dissesti in atto. OSSERVAZIONI Il pretensionamento delle catene deve essere realizzato in modo da evitare eccessive concentrazioni di sforzi nella muratura. E sconsigliato l utilizzo di questa tecnica per lunghezze superiori a 20 metri in quanto l efficacia del contenimento si riduce a causa delle maggiori deformazioni longitudinali dei tiranti. FASI DI ESECUZIONE Preparazione delle pareti; Foratura delle pareti e/o dei solai; Scasso nelle murature per inserimento delle piastre di ancoraggio; Eventuale miglioramento delle caratteristiche meccaniche delle zone di ancoraggio; Inserimento dei tiranti; Messa in tensione dei tiranti; Chiusura della zona di ancoraggio. Le piastre di ancoraggio possono avere diverse forme, rettangolari, circolari, a coda di rondine ecc. Alcuni sistemi innovativi prevedono l utilizzo di barre e nastri in composito fibrorinforzato

29 CORDOLI DESCRIZIONE Questo intervento consiste nella realizzazione di un elemento strutturale con funzione di cordolo. Preferibile in sommità. Favorisce il comportamento scatolare realizzando un collegamento continuo tra gli elementi strutturali. Se applicato in sommità limita la vulnerabilità delle pareti per le azioni fuori dal piano. OSSERVAZIONI L intervento se ben eseguito permette di prevenire la formazione di meccanismi locali. Se eseguito in sommità si riduce la lunghezza di inflessione libera della parte sommitale delle pareti murarie. FASI DI ESECUZIONE Puntellatura del solaio o della copertura; Nel caso di inserimento a livello di solaio, scasso nella muratura esistente; Esecuzione del cordolo; Collegamento con le strutture esistenti. Le connessioni con la muratura sottostante possono essere eseguite tramite perforazioni armate. TIPOLOGIE CORDOLI IN C.A. CORDOLI IN ACCIAIO CORDOLI IN MURATURA ARMATA CORDOLI IN MURATURA E FRP

30 CORDOLI CORDOLI IN C.A. Cordolo con architrave Cordolo senza architrave ESEMPI

31 CORDOLI CORDOLI IN ACCIAIO I cordoli in acciaio sono più leggeri dei cordoli in c.a. dunque meno invasivi. In presenza di muratura di scarsa qualità occorre eseguire un preconsolidamento della fascia di muratura interessata. Possono essere: Realizzati con piatti o profili sui due paramenti collegati con barre passanti Realizzati con struttura reticolare, in elementi angolari e piatti metallici Particolare attenzione viene posta allo stato di conservazione dell intervento, in quanto infiltrazioni d acqua o l esposizione ad agenti atmosferici favorisce fenomeni di corrosione per gli elementi metallici

32 CORDOLI CORDOLI IN MURATURA ARMATA Questi tipi di cordoli permettono la massima conservazione delle caratteristiche murarie esistenti. Sono realizzati con una muratura a tutto spessore e di buone caratteristiche (in genere muratura in mattoni pieni). È utile realizzare collegamenti tra cordolo e muratura mediante perfori armati disposti con andamento inclinato. Particolare in assonometria

33 CORDOLI CORDOLI IN MURATURA E FRP La resistenza a trazione del cordolo viene affidata ai nastri in materiale fibrorinforzato e matrice polimerica. I vantaggi dell intervento sono dovuti alla leggerezza dei materiali utilizzati. Oltre ai nastri disposti orizzontalmente nella zona centrale della muratura, vengono previsti perfori armati per migliorare la connessione con la muratura sottostante FASI DI REALIZZAZIONE Dopo aver realizzato la prima fila di mattoni si stende lo strato di matrice polimerica Stesura del tessuto fibrorinforzato Annegamento del tessuto all interno della matrice polimerica Disporre il successivo filare di mattoni.

34 ELEMENTI IN BRECCIA DESCRIZIONE È possibile realizzare interventi per il miglioramento delle connessioni inserendo elementi strutturali nella muratura esistente in porzioni limitate dei maschi murari, ovvero aventi dimensioni che non coinvolgono l intero spessore del muro. Questo intervento può prevedere l inserimento di pilastrini in c.a. e cordoli.. Cordolatura in breccia Cordolatura e pilastrini in breccia

35 CERCHIATURE DESCRIZIONE La cerchiatura è l applicazione di una legatura intorno ad uno o più elementi con l obiettivo di limitarne o impedirne le deformazioni laterali e l innesco della rottura. L applicazione di cerchiature è utilizzata sia per confinare singoli elementi strutturali sia interi edifici o parti di essi. Le cerchiature possono essere passive, se entrano in gioco solo nel momento in cui si manifestano sforzi di espansione, o attive, se viene pretesa al momento dell inserimento in modo da fornire da subito azione di confinamento. Possono essere realizzate in materiale metallico o FRP. OSSERVAZIONI Tale intervento può risultare efficace nel caso di edifici di dimensioni ridotte, dove i tratti rettilinei della cerchiatura non sono troppo estesi, o quando vengono realizzati ancoraggi in corrispondenza dei martelli murari. È necessario evitare l insorgere di concentrazioni di tensioni in corrispondenza degli spigoli delle murature, ad esempio con opportune piastre di ripartizione o in alternativa, nel caso si usino fasce in materiale composito, procedendo allo smusso degli spigoli. ESEMPI

36 PERFORAZIONI ARMATE DESCRIZIONE Inserimento e cementazione di barre d acciaio ad aderenza migliorata entro pefrori nella muratura. Occorre procedere all installazione della trivella di perforazione in corrispondenza delle posizioni indicate dai tecnici per effettuare l operazione di carotaggio in continuo della muratura. Il diametro dei fori dovrà essere tale da consentire agevolmente il passaggio delle barre Rollotop con l eventuale manicotto di giunzione al fine di formare un intercapedine idonea ad accogliere la boiacca di cemento OSSERVAZIONI L intervento deve essere limitato ai casi in cui non siano percorribili altre soluzioni. È caratterizzato da notevole invasività e dubbia efficacia, specie in presenza di muratura a più paramenti scollegati FASI DI ESECUZIONE Esecuzione dei fori con carotatrice; Inserimento delle barre ad aderenza migliorata; Pompaggio a pressione della boiacca; Serraggio dei bulloni ESEMPI

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53 Grazie per l attenzione