RESTAURI CONSERVATIVI CONSOLIDAMENTI STRUTTURALI - CFRP

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1 Restauri Innovativi Tecnologici, la passione per il recupero! Passione che si traduce nel comprendere i meccanismi del costruito, meccanismi legati intimamente ed imprescindibili gli uni dagli altri ed è questo il vantaggio di affidarsi a chi riesce ad eseguire un consolidamento totale e completo di un edificio in maniera specializzata ma al tempi stesso complessiva. Comprendere i reali patimenti di un edificio è il primo passo per un corretto intervento. L Italia è un paese caratterizzato da una pericolosità sismica medio-alta, ma da una vulnerabilità molto elevata. Il nostro patrimonio edilizio è, infatti, caratterizzato da una notevole fragilità dovuta soprattutto all età e alle caratteristiche tipologiche e strutturali delle costruzioni. Restauri Innovativi Tecnologici è un azienda altamente specializzata nel restauro e consolidamento di edifici strategici, di culto, di pubblico interesse, tutelati e di edifici civili in genere, risultando essere ad oggi una delle più qualificate aziende italiane per il consolidamento e l adeguamenti sismico e normativo di edifici mediante l utilizzo di molteplici tecnologie (c-frp, srcm, sgr, iniezioni solfatoresistenti, sistemi a tenditura, sistema ticorapsimo, sistema basaltis, messa in opera di catene e tiranti, cuci scuci ) ed ogni opera generale o altamente specifica di restauro conservativo. Durante le innumerevoli diagnosi effettuate su edifici lesionati ci siamo accorti come ad ogni azione esercitata sulla struttura, questa reagiva in maniera ben precisa. Il sommarsi di diverse azioni combinate porta ad un intreccio di lesioni che a volte è difficile interpretare; solo tecnici con una preparazione a tutto tondo riescono a districarsi in un quadro fessurativo così complesso. Comprendere i reali patimenti di un edificio è il primo passo per un corretto intervento. La continua ricerca di migliorare in ogni ambito tecnico ha portato la Restauri Innovativi Tecnologici a qualificarsi nelle categorie OG2 (restauro e manutenzione dei beni immobili sottoposti a tutela ai sensi delle disposizioni in materia di beni culturali e ambientali) e OS21 (Opere strutturali speciali). Il rischio sismico in Italia è un problema di dimensioni molto rilevanti, basti pensare alle oltre vittime causate nell ultimo secolo per danni economici elevatissimi. L Italia è un paese caratterizzato da una pericolosità sismica medio-alta, ma da una vulnerabilità molto elevata. Il nostro patrimonio edilizio è, infatti, caratterizzato da una notevole fragilità dovuta soprattutto all età e alle caratteristiche tipologiche e strutturali delle costruzioni.

2 Esempio di analisi di vulnerabilità sismica Restauri Innovativi Tecnologici è un azienda altamente specializzata nel restauro e consolidamento di edifici strategici, di culto, di pubblico interesse, tutelati e di edifici civili in genere, risultando essere ad oggi una delle più qualificate aziende italiane per il consolidamento e l adeguamenti sismico e normativo di edifici mediante l utilizzo di molteplici tecnologie (c-frp, srcm, sgr, iniezioni solfatoresistenti, sistemi a tenditura, sistema ticorapsimo, sistema basaltis, messa in opera di catene e tiranti, cuci scuci ) ed ogni opera generale o altamente specifica di restauro conservativo. L azienda opera in perfetto accordo con quanto previsto dagli studi di vulnerabilità sismica degli edifici pubblici, strategici e di culto e dalle linee guida per gli interventi di riparazione del danno e miglioramento sismico per gli edifici di culto e monumentali coordinato e redatto dal C.N.R. e risulta certificata per adeguamento sismico di edifici, restauro di beni immobili sottoposti a tutela ed opere di consolidamento strutturali speciali. Lo scopo della vulnerabilità sismica eseguita negli edifici in generale è quello di definire coefficienti di sicurezza per i diversi elementi strutturali, quindi valutare della sicurezza dell edificio. Restauri Innovati Tecnologici opera in maniera scrupolosa ed attenta mediante: Rilievo del danno Indagini diagnostiche (ultrasuoni, pacometrie, penetrometrie, video endoscopie, igrometrie, stratigrafie, pull off, Pgr, mp, ecc) Analisi storica con eventuale trasformazione architettonica Modellazione numerica e analisi strutturale Progettazione interna degli interventi di consolidamento in collaborazione con le più importanti Università Italiane o assistenza gratuita alla progettazione degli interventi specialistici. Lavori consolidamento tradizionali e speciali complessivi e generalizzati sull intero edificio Lavori di restauro Monitoraggio ex post degli interventi

3 Indagini endoscopiche Indagini pacometriche Prove con martinetti piatti

4 Carotaggi Il restauro dei beni culturali, inoltre, regolato dalle norme generali dei Lavori Pubblici e dalle norme specifiche del Ministero per i Beni e le Attività Culturali, va effettuato scientificamente secondo norme, prescrizioni, convenzioni e raccomandazioni vigenti, documenti nazionali ed internazionali elencati in calce, e va condotto da personale specializzato nelle varie funzioni secondo i termini di legge e le disposizioni normative nazionali. L analisi storica del manufatto da consolidare riveste importanza primaria, dato che consente la comprensione dell organismo inteso nella sua unità architettonica e strutturale anche attraverso la conoscenza delle modifiche (ampliamenti, trasformazioni e/o alterazioni) avvenute nel tempo con particolare riferimento a quelle dipendenti da eventi sismici storici. In tale ottica, dovrà essere condotta una scrupolosa analisi storico critica, attraverso la lettura dei documenti di archivio disponibili con particolare riferimento alle trasformazioni strutturali dell opera architettonica. Particolare cura dovrà essere, inoltre, profusa nell acquisizione delle trasformazioni più recenti che il manufatto ha subito, con particolare attenzione a interventi non compatibili con le caratteristiche tipologiche, costruttive e storico-architettoniche. Strumenti primari per l analisi storico critica sono il rilievo e la diagnostica. L irregolarità delle strutture determina l esigenza di effettuare il rilievo con notevole precisione, tale da poter apprezzare le irregolarità che caratterizzano tali manufatti. Il rilievo geometrico dei manufatti su grafici comprende i seguenti elaborati : pianta di tutti i livelli; rappresentazione di prospetti esterni ed interni ; sezioni trasversali e longitudinali in numero adeguato alla rappresentazione dell edificio; particolari costruttivi dello stato di fatto con indicazione della sezione muraria e degli apparati tecnologici strutturali e storico artistici presenti; rappresentazione su pianta e sezione delle fasi di accrescimento del manufatto con individuazione delle differenti epoche di costruzione. Inoltre si suggerisce di rilevare per i diversi elementi strutturali: per le pareti: rastremazioni plano altimetriche; eventuali nicchie, cavità; per le volte: spessore in chiave e all imposta, profilo intradossale, rilievo della centina, nel caso di volte in canniccio o in camorcanna; per i solai: orditura principale e secondaria, stratigrafia del manto di pavimentazione; per la copertura: tipologia ed orditura principale e secondaria; per le scale: la tipologia, ove presenti; l individuazione di eventuali ulteriori carichi gravanti su ogni elemento di parete.

5 Oltre ad un accurato rilievo rientra tra le operazioni necessarie ai fini della conoscenza del corpo di fabbrica per la valutazione della vulnerabilità, della sicurezza sismica e della progettazione esecutiva degli interventi una esaustiva campagna prove da eseguirsi sul campo e in laboratorio. Il passo successivo consiste nell analisi dello stato di fatto e del comportamento strutturale, contenente l indicazione dei danni, svolta sia in forma descrittiva che con il supporto di rappresentazioni grafiche e fotografiche. Tale operazione prevede : di identificare per ogni tipologia di strutture verticali ed orizzontali gli elementi costitutivi, la posa in opera degli elementi, la sezione trasversale, la presenza e lo stato di conservazione dell eventuale intonaco e il collegamento con le altre parti della struttura; di valutare le eventuali discontinuità strutturali presenti tra le diverse parti della fabbrica (macroelementi), le eventuali interazioni con corpi di fabbrica adiacenti, la interazione con gli apparati decorativi e i beni storico-artistici di grande massa; di fornire un analisi di dettaglio delle modalità con cui le varie parti strutturali partecipano al comportamento d insieme dell organismo, tenendo altresì conto dello stato di degrado presente; l individuazione delle condizioni di collasso della struttura già realizzatesi o potenziali, nel piano o fuori del piano; per quelle già realizzatesi distinguere quelle storiche da quelle dovute all ultimo evento sismico; il rilievo completo del quadro fessurativo e l individuazione dei meccanismi che lo hanno determinato riportato sul rilievo geometrico; la descrizione dei beni di carattere storico artistico fissi e mobili contenuti nell edificio e l individuazione dei danni subiti o potenziali. l individuazione di fattori di degrado quali umidità, infestazioni biologiche e danni di natura chimicofisica ai materiali di costruzione. l individuazione dei dettagli costruttivi che caratterizzano il singolo manufatto, in funzione delle indagini diagnostiche. Una volta acquisiti tutti i dati di input si può procedere con l analisi dello stato di intervento, ovvero la descrizione del manufatto ad intervento eseguito in relazione sia agli aspetti statici che quelli funzionali. L analisi dello stato di intervento comprende: la definizione dei criteri generali e delle tipologie di intervento; la descrizione degli interventi di miglioramento sismico occorrenti per la mitigazione della vulnerabilità rilevata, con illustrazione delle tecniche di intervento; la valutazione della riduzione della vulnerabilità ad intervento eseguito; la descrizione degli interventi per l eliminazione delle cause di danno chimico-fisico e/o biologico degli apparati artistici e di finitura. Criteri generali di intervento : consolidamento delle murature di scadente qualità; miglioramento dei collegamenti tra le strutture verticali e le strutture orizzontali; eliminazione di spinte non contrastate nelle coperture e nelle strutture ad arco; miglioramento della regolarità in pianta ed in elevazione ed eventuale eliminazione e/o riduzione di interazioni con altri corpi di fabbrica; mitigazione degli effetti indotti da strutture rigide e pesanti di recente esecuzione (cemento armato) anche attraverso la loro demolizione; esecuzione di rinforzi localizzati con l accortezza di non ridurre la duttilità della struttura; eliminazione delle cause di danno alle componenti artistiche e di finitura. CONSOLIDAMENTI PROVVISORI E DEFINITIVI Completata la diagnosi dei dissesti, si procede allo studio dei consolidamenti e cioè delle opere capaci di garantire nell edificio fatiscente condizioni di sicurezza e di stabilità. I lavori di consolidamento sono di due specie: provvisori e definitivi. I lavori di consolidamento provvisorio hanno lo scopo di garantire condizioni transitorie di sicurezza nelle strutture lesionate. I lavori di consolidamento definitivo hanno lo scopo di realizzare condizioni permanenti di

6 stabilità nelle strutture lesionate. Tanto i consolidamenti provvisori quanto quelli definitivi devono soddisfare due condizioni essenziali: efficacia ed economia. Esempio di consolidamento provvisorio (L'Aquila) Consolidamento provvisorio di colonna (L'Aquila) In vari casi di fatiscenza muraria i tiranti metallici rivestono grande efficacia nel consolidamento statico degli edifici come organi provvisori di presidio e, più frequentemente, come organi permanenti. Trovano infatti un utile impiego nella neutralizzazione delle spinte degli archi e delle volte, nei cedimenti fondali di rotazione e di traslazione inclinata, nello schiacciamento, nella presso-flessione, ecc. I tiranti metallici sono costituiti dal tirante propriamente detto, dagli organi di ritegno o capo chiave, dai giunti di connessione a forchetta con spinotto o a manicotto a vite per il collegamento dei vari tronchi quando non è possibile fare i tiranti di un pezzo unico, dai giunti di tensione a vite, foggiati a gabbia o a manicotto se disposti nelle regioni intermedie e a dado e vite se applicati agli organi di ritegno terminali a piastra.

7 Catene metalliche che impediscono l'apertura delle volte Chiave del tirante metallico I paletti vanno orientati a circa 45 sull orizzonte in modo che il semipaletto superiore interessi il muro normale alla fronte, e quello inferiore, il solaio o il rinfianco della volta o la volta stessa, affinché la reazione della parete muraria contro il paletto sia possibilmente uguale dall una e dall altra parte dell occhiello. L orientamento a 90 da quello ora detto è erroneo. Le piastre e i paletti devono andare a contatto con la muratura, previa rimozione dell intonaco, per far entrare il ferro in diretto contatto col vivo della struttura muraria con interposizione di un lieve strato di malta di cemento. SOTTOFONDAZIONI La scelta del piano di posa sul terreno di fondazione è un compito molto delicato e il tecnico, nello stabilire le masse murarie fondali e sottofondali, deve far si che: la risultante del carico sia baricentrica;

8 gli sforzi unitari alla base non superino il carico massimo ammissibile sul terreno. Nei cedimenti fondali oltre all approfondimento della base di impianto sul terreno, è spesso necessario l ampliamento capace di soddisfare le due condizioni fondamentali sopracitate. Data l importanza dell argomento evidenziamo nelle immagini l ampliamento fondale dei muri rettilinei, delle connessioni a croce, delle connessioni a T e delle connessioni d angolo. Connessione a croce Connessione a T Connessione d angolo Le sottofondazioni dei muri continui, possono essere continue o discontinue. Le palificate sono un caso particolare delle discontinue. Le continue sono estese all intera base fondale e trovano impiego nei terreni di fondazione profondi non più di 3 o 4 metri sotto la superficie del suolo.

9 Le discontinue, con pilastri ed archi o con pilastri ed architravi, sono estese a regioni parziali della base fondale e vengono adottate nelle fondazioni più profonde. Le palificate trovano utilizzo nelle profondità notevoli e quando gli scavi si presentano eccessivamente onerosi e non senza pericoli per la presenza di terre incoerenti, di sabbie sciolte, o miste ad argilla o impregnate d acqua o prossimi ad altri edifici. Vari esempi di palificate: per pozzi, fondazioni e tenuta del terreno Per la sottofondazione continua di un muro di facciata, si divide la vecchia fondazione in cantieri di lunghezza dai 3 ai 4 metri corrispondenti ai pieni fra l una e l altra apertura di porta o di finestra del piano terreno (cantiere dei pieni). Se le aperture sono notevolmente distanziate, il pieno fra esse interposto viene diviso in due o più cantieri. Si individuano poi i cantieri corrispondenti a i vuoti delle porte e delle finestre del piano terreno (cantiere dei vuoti) così esaurendo l intera lunghezza della fronte da sottofondare. Ciascun cantiere viene distinto con un numero di ordine, per indicare la successione con la quale i lavori dovranno essere eseguiti. La serie dei numeri interesserà i cantieri dei vuoti per estendersi poi ai pieni. La numerazione deve essere così disposta che ciascun numero differisca almeno di due unità dai numeri dei due cantieri contigui allo scopo di non attaccare un cantiere contiguo a un altro appena ultimato.

10 Esempio di sottofondazione per cantieri Lo stesso principio viene applicato alle connessioni a croce o a T, risulteranno più cantieri dei vuoti e dei pieni alternati per garantire la stabilità della struttura. In luogo delle comuni sottofondazioni in muratura è possibile l impiego di platee totali o parziali in calcestruzzo di cemento armato quando il coefficiente di ampliamento è notevole. Queste sono adatte nei lavori a nuovo, lo sono meno nelle sottomurazioni ove devono entrare in carico prima che le malte abbiano raggiunto l indurimento. Ad esse si sopperisce anche con dei plinti in muratura e in calcestruzzo semplice o armato con le pareti laterali piane inclinate non meno di 60 sull orizzonte o inviluppate in un profilo a gradoni. Dalle sottofondazioni continue e discontinue di muri continui analizziamo le sottofondazioni di muri discontinui. Le difficoltà già rilevate per i muri continui sono, ora, notevolmente aggravate dalla discontinuità della elevazione anche se temporaneamente eliminabile, con tamponamenti o con puntellature. Si propongono due procedimenti: la sottofondazione localizzata di ciascun maschio; la sottofondazione continua. Il secondo procedimento è generalmente il più dispendioso. La sottofondazione dei maschi murari e dei pilastri va preceduta dalla esecuzione dei tamponamenti o, quantomeno, delle puntellature di sostegno dei campi murari contigui. Le modalità d esecuzione non differiscono, sostanzialmente, da quelle indicate per le sottomurazioni dei muri continui, avuto però riguardo alla maggiore delicatezza degli interventi. Puntelli per lavori a pilastri e maschi murari in muratura CONSOLIDAMENTO STRUTTURE VERTICALI Le murature eseguite per sostituire quelle fatiscenti, mediante graduali e limitate demolizioni e successive ricostruzioni, vengono chiamate murature in sostruzione. Questa particolare modalità d esecuzione, che è un continuo susseguirsi di demolizioni e di ricostruzioni per piccoli tratti viene comunemente detta cuci e scuci.

11 Esempi di cuci e scuci su murature storiche Nelle riprese murarie a tutto spessore si comincia dal basso e, a cuci e scuci, si risale di mano in mano fino all apice superiore della fessurazione, come rappresentato in figura. Nella sostruzione muraria si tende ad utilizzare malte aventi le stesse caratteristiche di quella delle vecchie strutture trattate, al fine di realizzare una nuova massa muraria avente lo stesso modulo d elasticità di quella preesistente. I lavori di ripresa muraria in sostruzione nello schiacciamento sono delicati e difficili: dovendo procedere a graduali sottrazioni di materiale schiacciato, e al suo immediato ripristino, si viene a scaricare il carico già agente sulle strutture rimosse sulle contigue regioni murarie, limitandone ancora di più le capacità resistenti. Occorre dunque impedire, o almeno limitare, dannosi sconfinamenti del dissesto mediante adeguate puntellature. Nei muri continui lo schiacciamento è meno frequente che nei discontinui perché la notevole estensione delle regioni orizzontali reagenti attenua gli sforzi unitari di compressione e, ove si verifichi, si localizza in regioni parziali di esse. In pochi dissesti occorre uno spiegamento completo e multiforme di opere preliminari di presidio come nello schiacciamento. Nei muri con aperture i lavori di sostruzione sono più complicati che nei muri continui perché le colonne delle aperture dividono la massa muraria in maschi verticali su cui s accentrano gli sforzi dovuti al peso dell edificio. Individuate le regioni soggette a schiacciamento occorre provvedere alla preliminare costruzione di un adeguato sistema di puntelli di sostentamento e di ritegno alle grandi masse che verrà poi integrato con una puntellatura alle piccole masse, intesa a stabilire la continuità muraria, interrotta dalle aperture delle porte e delle finestre e inoltre con un armatura di sostegno delle volte, degli archi e dei solai che gravano sul muro da consolidare. I pilastri e le colonne soggette a schiacciamento implicano notevoli difficoltà alla loro ricostruzione a causa della piccola sezione orizzontale. Possono essere di un solo pezzo (in pietra da taglio monolitici) oppure di muratura.

12 Esempi di pilastri e colonne in muratura soggetti a schiacciamento Nel primo caso la sostruzione deve essere eseguita previa totale estirpazione; nel secondo, se i pilastri hanno sezione ampia, come quelli composti da un nucleo mediano e di lesene di piedritto, i lavori di sostruzione potranno essere condotti in modo graduale. Nei pilastri intermedi l estirpazione e il successivo rifacimento non sono così complessi come nei pilastri d angolata, specialmente se non sostengono degli archi ma delle piattabande né delle volte di soffitto ma dei solai. Il dissesto di pressoflessione si stabilisce, prevalentemente, nei muri di facciata con le frecce verso l esterno ove manca il contrasto. I lavori di sostruzione delle murature di facciata presso-inflesse mutano fisionomia secondo che esse insistano: su masse murarie basali in buono stato di conservazione e sono esenti da spinte; su muri basali che subirono processi di schiacciamento o di cedimento fondale e sono esenti da spinte; su masse murarie basali affette o non da schiacciamento o da cedimenti fondali, e sono sollecitate dalla spinta di organi murari interni spingenti quali gli archi e le volte. Dopo un approfondito studio delle strutture si procederà al tracciamento dei vari cantieri di lavoro ma con allineamenti prevalentemente verticali per la ripresa delle strutture a mezzo di colonne murarie complete successive mutuamente ammorsate, fino all esaurimento della zona da risanare. Si tratta di lavori complessi che richiedono nel tecnico una chiara visione del problema e impiego di una manodopera prudente e sensibile alla delicatezza dei lavori. I dissesti da pressoflessione discorde vengono solitamente consolidati mediante cuciture dei due tronchi murari separati dalla frattura. Questa cucitura viene realizzata con tirantini in forma di chiavarde dotate di rondella di

13 estremità nella testa e nel dado a vite. I tirantini vanno collocati sempre nel ventre d inflessione (1), nella zona compresa entro la curva dei flessi (2) e, infine, nella eventualità di un più energico rafforzamento, lungo la curva dei flessi stessa (3). Essi verranno collocati in opera uno alla volta e il successivo sempre dopo che il precedente sia stato già posto in opera e in tiro. Così realizzata una efficace chiodatura tra i due tronconi di muro, si potrà procedere alle iniezioni con latte di cemento a bassissima pressione previa irrorazione a grande acqua dai fori stessi di iniezione. Esempio di messa in opera di tirantini Area di inserimento dei tirantini I dissesti murari dovuti alla spinta degli archi e delle volte, se di lieve entità ed esenti da fenomeni di schiacciamento nei piedritti, vengono sanati con l apposizione di adeguati tiranti metallici. Ma se le inflessioni sono notevoli, le murature di piedritto lesionate, o con malte scadenti, e la deformazione è accompagnata da fratture al taglio e allo schiacciamento, sono allora necessari non solo i tiranti ma anche i lavori di sostruzione muraria. La stabilità di una costruzione in muratura non è legata solo alla resistenza dei materiali, ma anche al buon collegamento tra gli elementi che la compongono. Talvolta, singole pareti o interi edifici sono instabili o a rischio di collasso per fenomeni di ribaltamento, provocate, ad esempio, da spinte orizzontali di volte o archi non contrastate. Tali strutture possono essere sostenute e i loro movimenti contrastati e bloccati dalla costruzione di adeguati speroni o ringrossi murari.

14 S intende, con il termine sperone, altrimenti detto contrafforte o barbacane, un elemento in muratura di larghezza limitata addossato ad una parete a contrasto della stessa. I principi funzionali di base sono analoghi a quelli delle puntellazioni: tali elementi sono in grado di contrastare le azioni di spinta che agiscono sulle strutture instabili cui sono connessi, grazie alla loro forma, al loro peso e alla posizione rispetto al cinematismo che intendono contrastare. Lo sperone o il ringrosso murario è realizzato per integrarsi con la struttura originaria e, formare quindi, un nuovo elemento murario stabile dal punto di vista geometrico e nei riguardi delle azioni esercitate. Si applicano nei casi in cui una parete muraria si trova in precarie condizioni di stabilità, in quanto fortemente fuori piombo o soggetta a spinte orizzontali significative, in assenza di idonei elementi di connessione (ammorsamento con murature ortogonali, catene metalliche, ecc.). Rispetto alle puntellazioni che, generalmente per la loro rapida esecuzione e possibilità di rimozione sono impiegate negli interventi di messa in sicurezza di emergenza o di semplice prevenzione, gli speroni e i ringrossi murari sono più spesso impiegati in quelle situazioni in cui l intervento si pone come definitivo o nelle quali si prevede che esso rimarrà in opera per un lungo periodo di tempo. Si sottolinea, tuttavia, come esso sia reversibile e quindi, in linea di principio, adottabile anche come opera non definitiva. Un limite implicito nella tecnica è costituito dalla realizzazione stessa dello sperone, che richiede l esistenza di spazi liberi limitrofi la cui entità è proporzionale all altezza dello sperone stesso. Per questo, non sempre è possibile ricorrere a questa tecnica per stabilizzare strutture instabili, soprattutto se particolarmente alte e snelle, oppure se comprese entro un tessuto urbano denso. La fasciatura con materiali compositi consiste nell incollare alla struttura, mediante resine epossidiche, delle fasce ad alta resistenza, composte da tessuti di fibre di materiale composito (carbonio, vetroresina, basalto) immerso in una matrice polimerica. La tecnologia di tali sistemi compositi, denominati FRP, è indicata per i rinforzi flessionali e di confinamento a compressione per elementi in calcestruzzo, legno e acciaio e per il rinforzo di pannelli e volte murarie. Essa è efficacemente utilizzata da alcuni anni per la conservazione e il recupero delle strutture di interesse storico artistico in muratura.

15 Le caratteristiche principali del sistema sono la resistenza meccanica e chimica, il peso e lo spessore limitati, la facilità e la duttilità di applicazione nei riguardi dell adattamento a forme complesse e non perfettamente piane. I compositi, a parità di peso, forniscono prestazioni migliori dell acciaio, adesione perfetta alle superfici e spessori ridotti che fanno si che l impatto visivo sia trascurabile. L intervento, in ogni caso, è completamente reversibile in quanto le fasce sono semplicemente incollate alla superficie e possono essere rimosse in qualsiasi momento mediante un adeguato trattamento termico. Il campo di applicazione di questa tecnologia nei riguardi delle strutture in muratura, comprende: il confinamento degli elementi verticali compressi; il cerchiaggio di pareti murarie per evitarne il ribaltamento fuori dal piano; il rinforzo di volte. Cerchiatura di edificio mediante fibre in acciaio Particolare della fibra in acciaio le cerchiature mediante FRP possono anche essere eseguite pretensionando il materiale composito, proprio come avviene per le cerchiature metalliche. Come quest ultime il pretensionamento renderà immediatamente reattivo il materiale che entrerà subito in gioco e non nel momento di un eventuale cedimento o dissesto.

16 Varie fasi di pretensionamento di fibra in acciaio L utilizzo di materiali compositi con scopo di cerchiatura o confinamento consente l efficace incremento sia del carico ultimo sia della duttilità e costituisce, pertanto, una valida alternativa all utilizzo di cerchiature rigide.

17 L intervento di fasciatura a base di FRP, può essere utilizzato per il consolidamento di elementi verticali lapidei o in muratura (colonne, pilastri, ecc.), portanti o non portanti, soggetti a degradazioni di vario genere (fessurazioni, distacchi, ecc.). Tale intervento può risultare indicato anche qualora si debba realizzare un consolidamento preventivo (ad es. per un cambio di destinazione d uso). La cerchiatura degli elementi verticali compressi, secondo i casi e le prescrizioni progettuali, può consistere nella fasciatura completa dei singoli elementi o in una fasciatura disposta secondo piani orizzontali. Un applicazione particolare consiste nell eseguire una fasciatura di pilastri in muratura esclusivamente nei giunti di malta, mediante l utilizzo di un nastro di altezza molto ridotta. Una soluzione di questo tipo, inoltre, interessando una superficie molto ridotta rispetto a quella totale, non è eccessivamente invasiva per il manufatto e consente di mantenere sostanzialmente inalterato il suo aspetto. L intervento di cerchiaggio con le fibre di composito, pur non aumentando sensibilmente la rigidezza fuori dal piano delle murature, ha lo scopo di collegare efficacemente le murature ortogonali, chiudendo la scatola muraria. La tecnica consente di migliorare la risposta globale dell edificio, conferendo, inoltre, una maggiore duttilità al sistema. La fasciatura con FRP può essere utilizzata anche per contrastare il collasso della parte alta dei cantonali prodotto dalla spinta dei puntoni dei tetti a padiglione. In questi casi, si osserva la rotazione di un cuneo delimitato da superfici di frattura che assumono inclinazioni diverse in relazione alla qualità del materiale e alla presenza di aperture. Per rendere efficace l intervento, le fibre, devono essere prolungate oltre la linea di frattura fino a raggiungere una zona di muratura non interessata dal meccanismo utilizzando piastre di ancoraggio vincolate alla muratura. Le prestazioni finali del sistema dipendono strettamente dalla corretta progettazione e dalla accuratezza con cui sono eseguite le diverse operazioni. Il consolidamento di strutture in muratura tramite iniezioni di miscele di varia natura, rappresenta una delle tecniche d intervento più usate. Negli ultimi 20 anni la possibilità di potere disporre di una metodologia non invasiva architettonicamente, di facile e rapida applicazione ed economicamente vantaggiosa ha determinato un utilizzo massiccio di tale intervento. Il metodo consiste nell iniettare una miscela di legante, in pressione o per colatura, per gravità, nei vuoti presenti della parete che s intende consolidare in modo da ripristinare la continuità in caso di stati lesionativi diffusi o di migliorare le caratteristiche meccaniche della muratura. Le miscele sono costituite da acqua e leganti inorganici (calci, cementi) o da miscele organiche (resine) che hanno un diverso grado di compatibilità con il supporto originario, soprattutto in relazione alla qualità delle malte esistenti e conferiscono un diverso comportamento, in termini di rigidezza e resistenza, alla muratura consolidata. La parete in muratura deve presentare una tessitura con una sufficiente continuità di vuoti e allo stesso modo, la miscela deve essere progettata in modo da garantire una sufficiente penetrabilità, ossia un adeguata fluidità; in tal senso le caratteristiche reologiche della miscela iniettata possono essere migliorate con l aggiunta di particolari additivi dosati anche in funzione del grado d'assorbimento d acqua del supporto originario. L uso di leganti inorganici ha lo scopo di riempire i vuoti e dare continuità mentre, le resine, hanno un certo potere incollante; ciò le rende utili nel caso di una muratura molto compatta (con pochi vuoti) ed in particolare nel consolidamento di singoli blocchi lapidei. Nonostante tale intervento sia in genere molto diffuso, per la sua limitata invasività, sono pochi i casi in cui è realmente efficace se non eseguito correttamente. In particolare è utile, nel caso di murature fortemente decoese, per la riparazione di stati fessurativi diffusi o nel caso in cui sia necessario aumentare la rigidezza e la resistenza meccanica della parete. La presenza di una muratura fortemente degradata, in cui la malta originaria non sia più in grado di garantire una continuità alla compagine muraria giustifica, infatti, l utilizzo di tale intervento evitando la disarticolazione dei conci. Il riempimento dei vuoti tramite boiacca di malta permette di aumentare il numero dei contatti tra i conci limitando l'insorgere di concentrazioni di stati tensionali di compressione.

18 Preparazione della muratura alle iniezioni Particolare di iniezioni a bassa pressione L efficacia è subordinata al fatto che i vuoti siano comunicanti; in tal caso con un numero limitato di fori è possibile permeare con continuità la muratura. E importante sottolineare come una presenza eccessiva di cavità all interno della muratura (per esempio murature a sacco ) determina una quantità di materiale iniettato molto elevata, aumentando oltre al costo dell intervento anche il peso del paramento murario. Bisogna tener presente che la corretta esecuzione dell intervento è fondamentale data l irreversibilità di quest ultimo, il nuovo materiale apportato si confonde totalmente ed irreversibilmente con quello originale. Le osservazioni sopra elencante sottolineano come l utilizzo di tale soluzione progettuale debba necessariamente prevedere a monte dell intervento una campagna d indagine accurata sia da un punto di vista meccanico che chimico. L oggetto del contendere non è, pertanto, rappresentato da cosa si inietta ma da dove lo si inietta diventando prioritaria una conoscenza dettagliata della struttura muraria che si ha di fronte. Solo attraverso una fase diagnostica accurata si potrà valutare l effettiva necessità di tale metodo d intervento, e allo stesso tempo scegliere il prodotto più idoneo per garantire un effettiva compatibilità tra le malte e la struttura preesistente. La valutazione di come effettuare le iniezioni di consolidamento, è pertanto subordinata alla conoscenza di molti parametri della muratura sia dal punto di vista chimico, (reattività della muratura ai sali solubili contenuti nella malta, reattività della malta ai solfati presenti nella muratura, per esempio il gesso), sia dal punto di vista fisico (porosità e volume dei vuoti compatibile tra i due elementi), sia dal punto di vista meccanico (resistenze comparabili, non troppo elevate e allo stesso tempo non troppo repentine in modo da non creare tensioni interne non desiderate). In ogni caso, non solo tali aspetti vanno curati per garantire una perfetta riuscita dell intervento.

19 Iniezioni su muratura controterra Anche se nei vari manuali di consolidamento le fasi operative possono sembrare le stesse, ogni malta necessità di variare alcune caratteristiche che possono risultare determinanti nel decretare la scelta più opportuna del prodotto da adoperare. La preparazione della superficie, come precedentemente elencato, risulta fondamentale per non causare delle fuoriuscite di materiale durante le iniezioni e tale aspetto può rappresentare una discriminante se la facciata da consolidare ha un paramento faccia a vista o presenta un intonaco affrescato. Anche la scelta delle dimensioni dei fori, relazionato alla dimensione degli inerti e alla fluidità delle varie malte, può rappresentare una valida motivazione per la scelta di un prodotto rispetto ad un altro, in quanto in situazioni dove siano presenti degli apparati decorativi appare sconsigliabile effettuare perforazioni di grosso diametro (3 4 cm). Una fase particolarmente delicata è, inoltre, legata alla necessità, per alcuni prodotti, di effettuare una saturazione con acqua delle murature sia per non far assorbire al paramento l acqua d idratazione delle malte sia per eliminare i residui sciolti provocati durante la perforazione. In molti casi, infatti, non solo l aspetto estetico può determinare delle controindicazioni a tale fase, che può risultare dannosa anche per l eccesso di umidità che si creerebbe in situazioni fortemente vacuolorizzate. La stessa preparazione del composto, in molti casi a due componenti, deve rappresentare una fase da eseguire con la massima attenzione. E da rilevare, inoltre, che anche le pressioni e l esecuzione delle iniezioni variano in parte con il materiale utilizzato. La presenza di una muratura fortemente danneggiata determina, infatti, la necessità di operare con pressioni non elevate, in modo da evitare il formarsi di tensioni pericolose all interno di una struttura già lesionata. Appare pertanto evidente come, per tale metodologia d intervento gli aspetti legati alle metodologie di messa in opera, forse ritenuti secondari, assumano un ruolo determinante nella riuscita dell intervento. Un errore d'esecuzione in tale caso non è assorbito da un possibile coefficiente di sicurezza causando l inefficacia del consolidamento. Il rinforzo dei paramenti murari può essere ottenuto mediante la tecnica del giunto orizzontale armato (REPOINTING); il repointing armato consiste nell applicazione di barre di armatura tra le fughe di malta di una muratura, tali barre verranno impregnate di resina e andranno a creare una sorta di armatura esterna alla muratura. Si ottiene un consolidamento quasi totalmente invisibile, dato che le fughe che ospitano le barre di acciaio/carbonio/basalto verranno ricoperta con malta tixotropica.

20 Barra di basalto "spiralex" Estrema flessibilità della barra "spiralex" Un altro metodo utilizzato e che ci ha dato ottimi risultati è quello delle cuciture armate. questo consiste nella cucitura di lesioni attraverso una fitta rete di barre iniettate disposte in maniera casuale o su più file ad interasse variabile. L idea è connessa alla volontà di fornire localmente una certa resistenza a trazione. La tecnica non è coerente con il funzionamento delle costruzioni in muratura che sono realizzate senza far affidamento sulla resistenza a trazione della muratura. La tecnica è invasiva ed irreversibile, ma consente di aumentare la resistenza della muratura a trazione, che di per se ne è quasi totalmente sprovvista. L efficacia dell ancoraggio delle barre nella muratura dipende fortemente dalla malta iniettata. Un altra strada per irrigidire le murature consiste nel Ticorapsimo. Tale tecnica consiste nell inserire una corda fine di basalto tra le fughe di murature caotiche in pietra di varie dimensioni e di collegare così i due paramenti. Tale tecnica consente di consolidare la muratura in maniera quasi invisibile dato che il cordino in basalto (che verrà disposto come una ragnatela) verrà successivamente nascosto dalla malta che ricoprirà le fughe. Il reticolo poc anzi descritto verrà collegato tra le due facce della muratura mediante barre in basalto passanti da parte a parte e collegate con la rete tramite connettori. Le barre verranno annegati nella muratura mediante iniezioni. In questa maniera si comprimerà la muratura con due reti che ne eviteranno l apertura a causa del nucleo poco resistente costituito da materiale coeso (sacco). L intervento tramite diatoni artificiali consiste nella realizzazione di elementi artificiali di forma cilindrica, posti in opera all interno di fori trasversali passanti, realizzati con la carotatrice. Con il termine diatono si individua, infatti, un elemento passante che veniva disposto, più o meno regolarmente, in direzione trasversale al piano della parete muraria nei muri a due o tre cortine, per realizzare un legame tra i due paramenti. Nelle murature fatte a regola d arte l impiego dei diatoni assumeva un carattere sistematico, mentre nelle murature scadenti, quindi realizzate con pietre non lavorate, si collocava solo qualche pietra di dimensione maggiore trasversalmente ma senza un criterio ben definito.

21 La tecnica proposta è finalizzata, pertanto, all inserimento di diatoni artificiali, utilizzando cioè i materiali che la moderna tecnologia mette a disposizione e fornendo alla parete quegli elementi che una muratura di buona qualità dovrebbe già avere. Pertanto, dal punto di vista statico la struttura muraria viene rinforzata senza essere modificato il suo originario funzionamento. Le tipologie dei diatoni sono varie: in cemento armato (gettati in opera), in acciaio e anche in legno. Nei riguardi della conservazione tale intervento risulta perfettamente leggibile ma comporta, anche se puntualmente, l asportazione di una certa porzione della muratura originaria; per contro l impatto visivo è decisamente minore risultando i diatoni meno evidenti in una muratura faccia a vista e del tutto nascosti in presenza di intonaco. La tecnica è consigliata proprio nel caso di murature molto povere per le quali i vincoli di conservazione sono meno stringenti e dove spesso, l alternativa rischia di essere la demolizione o l uso di metodi ancora più invasivi. La rigidezza a taglio del diatono rende tale tecnica efficace anche nel caso di azioni sismiche in quanto, il collegamento tra i paramenti porta a realizzare una parete monolitica trasversalmente e quindi meno vulnerabile a meccanismi di ribaltamento. La tecnica di consolidamento mediante intonaci armati consiste nel realizzare, in aderenza alla superficie del paramento murario, di solito quella esterna, una parete di materiale a base cementizia, armata con rete metallica e resa solidale alla stessa con barre ancorate nella muratura per almeno 2/3 dello spessore murario. In tale situazione la lastra fornisce un confinamento parziale alla dilatazione trasversale dei paramenti (spanciamento). Tale metodo d intervento permette di aumentare la rigidezza e la resistenza grazie all apporto di un ulteriore sezione resistente in c.a. La muratura non risulta sgravata dalle sollecitazioni di compressione in quanto, il betoncino è inizialmente scarico, la parete consolidata beneficia, infatti, dell intervento solo nei riguardi d eventuali incrementi di carico. Tale tecnica d intervento è molto usata in virtù della facilità di esecuzione, della possibilità di intervenire soltanto dall esterno e della possibilità di un dimensionamento empirico ed intuitivo. In realtà l intervento risulta incompatibile con i principi della conservazione per i seguenti motivi: irreversibilità: è praticamente impossibile rimuovere la paretina in c.a. senza danneggiare completamente la muratura; invasività: occulta i paramenti murari, modificando le forme e le dimensioni della costruzione; incompatibilità: altera le proprietà fisiche traspirabilità, permeabilità al vapore ed isolamento termico e le caratteristiche di deformabilità delle parete. Inoltre l intervento si mostra molto vulnerabile nei confronti di agenti ambientali, per la possibilità di corrosione dei connettori trasversali se non vengono posti in opera barre in acciaio inox e, della debolezza dell ancoraggio. In relazione a tale aspetto viene, infatti, ricordato come l efficacia dei connettori sia pressoché nulla se essi non siano passanti ed ancorati nella faccia opposta o con una piastra metallica. Di solito nella pratica i connettori sono stati semplicemente inseriti nei fori praticati nella muratura e raramente debolmente ancorati con malta cementizia. I possibili campi d applicazione sono il consolidamento di singoli maschi murari, fortemente danneggiati, per i quali l alternativa sarebbe la ricostruzione (tecnica, peraltro, non priva di contro-indicazioni per le ridistribuzioni di sollecitazioni conseguenti). Nel caso d interventi localizzati, va valutato l incremento di rigidezza dell elemento consolidato rispetto a quelli originari adiacenti. CONSOLIDAMENTO DELLE STRUTTURE ORIZZONTALI Le strutture orizzontali di fabbrica hanno forma piana o a volta. Alla forma piana appartengono i vari tipi di solai in travi e travicelli di legno, in ferro con voltine o con volterrane o con tavelloni, in calcestruzzo di cemento armato puro o misto a laterizi forati, in laterizi armati, in strutture precompresse ecc. Alle forme ad arco appartengono tutti i tipi di volta: a crociera, a botte, a padiglione, a schifo, a vela, ecc. con o senza lunette. L idoneità dei solai al sostegno dei carichi può venire meno a causa dei dissesti delle loro strutture portanti, a errori di calcolo, a cattiva esecuzione, a invecchiamento, ad aggravi del carico. Si prospetta così al tecnico il problema, nello stesso tempo economico, costruttivo ed estetico, della convenienza del consolidamento di fronte alla demolizione e alla ricostruzione. Di seguito sono riportate delle immagini di vari tipi di intervento su travi lignee: alcune invasive e altre meno, visibili o con impatto minimo per preservarne le decorazioni e l impatto architettonico.

22 Rinforzo trave lignea mediante ferro piatto longitudinale Rinforzo tramite inserimento di IPE al di sopra del trave Metodo di rinforzo che accoppia lateralmente due IPE al trave ligneo Ai metodi più tradizionali sopra riportati vanno affiancati consolidamento moderni mediante materiali compositi, fibre di carbonio o lamine in ferro o carbonio. Tali soluzioni sono molto poco invasive e con un impatto visivo pressoché nullo.

23 Trave lignea consolidata con lamine in carbonio Capriata con applicazione di fibre in carbonio Se il solaio è costituito da travi in ferro e queste per insufficienza di sezione o eccessivo impegno statico, lavorano oltre i carichi di sicurezza, per migliorarne le condizioni di stabilità si può provvedere al consolidamento estradossale o intradossale. La copertura a volta, largamente impiegata nel passato, con l avvento dei travi di ferro da solaio e poi del cemento armato puro e misto a laterizi, dei laterizi armati, dei travi di cemento armato prefabbricati, e delle precompresse, è stata quasi completamente abbandonata per cedere il passo alle moderne strutture piane. Le volte offrono allo studioso dei dissesti murari un vasto campo d osservazione e di ricerca. Nel loro consolidamento occorre stabilire, mediante la diagnosi, se il dissesto è causato: dai cedimenti dei piedritti dai cedimenti spontanei delle volte dai cedimenti dei piedritti coesistenti con i cedimenti spontanei delle volte l analisi strutturale delle volte laterizie evidenzia stati tensionali piuttosto modesti, quando il profilo non si discosta troppo da quello originario. Le volte mostrano buona capacità di adattamento alle variazioni della configurazione geometrica ed evidenziano un comportamento assimilabile in parte a quello delle strutture isostatiche, potendo scaricare le deformazioni sui giunti di malta senza la formazione di lesioni significative. L innesco dei cinematismi di dissesto non è condizionato tanto dal superamento dei limiti di resistenza dei materiali, quanto dall incapacità dei vincoli di contrastare le azioni trasmesse dalla volta, pertanto in molti casi i danni strutturali sono imputabili a cause indirette. Le azioni esercitate contro le pareti producono l allontanamento delle imposte, fenomeno che si evidenzia in genere attraverso una rotazione della parete esterna e l abbassamento del punto di chiave. Un tipo di danno piuttosto frequente è caratterizzato dalla formazione di cerniere cilindriche nelle sezioni alle reni e in chiave, dove la concentrazione degli sforzi porta alla plasticizzazione del materiale e alla conseguente accentuazione delle deformazioni. La rotazione delle lunette attorno alle reni ne produce il distacco dalle pareti e la formazione di lesioni, attraverso le quali si verifica lo sfarinamento del materiale di riempimento. Il cinematismo si evidenzia allo stesso modo nelle volte a botte e in quelle a crociera, ma la maggiore o minore probabilità d innesco è legata alla specifica configurazione strutturale.

24 Principali cinematismi di collasso delle volte L evoluzione del dissesto può essere contrastata efficacemente con opportuni interventi, mentre più difficile appare il recupero dello stato deformativo, anche se alcune valide tecniche di consolidamento prevedono proprio il ripristino della configurazione geometrica originaria. In genere, per recuperare il profilo del sesto è necessario integrare l apparecchio laterizio in modo da compensare l apertura determinata dall allontanamento delle imposte. Altri modi di danneggiamento sono i cedimenti differenziali degli appoggi. Nel caso di volte a crociera questi sono provocati dalle spinte localizzate in prossimità delle imposte. Per effetto del cedimento si creano lesioni sulle pareti ed in corrispondenza dell estradosso delle reni opposte allo spigolo coinvolto nello spostamento. Molto pericoloso per la stabilità del campo centrale è lo scorrimento relativo di due pareti parallele che comporta la variazione dell angolo tra le diagonali. Tale deformazione può comportare distacchi lungo le stesse diagonali in prossimità del campo centrale.

25 Tirante disposto all'altezza delle reni per prevenire dei dissesti Il provvedimento adottato comunemente per limitare i dissesti nelle volte in laterizio consiste nella disposizione di tiranti a livello delle reni o nascosti sul massetto dell estradosso; l utilità dei tiranti d estradosso è da dimostrare, nel senso che possono risultare efficaci solo quando combinati con l azione di significativi carichi verticali agenti sui muri perimetrali. In passato si ricorreva spesso alla costruzione di archi di rinforzo all intradosso, soprattutto quando il problema era rappresentato da un eccessivo incurvamento della volta per fenomeni di instabilità; gli archi permettevano di bloccare la configurazione di dissesto ripristinando condizioni di equilibrio accettabili. Altre tecniche di rinforzo tradizionali prevedono l intervento sulle strutture di sostegno mediante speroni realizzati contro le pareti esterne, maggiormente esposte al rischio di ribaltamento. Lo studio delle soluzioni tradizionali, quando supportato da una conoscenza approfondita dei materiali messi a disposizione dalla moderna tecnologia può fornire spunti interessanti per la proposta di soluzioni alternative. In particolare l uso di tessuti in materiale composito, già diffuso per il consolidamento delle opere in cemento armato, offre interessanti possibilità di intervento anche per le strutture murarie, dove la disponibilità di una resistenza a trazione può essere risolutiva per la stabilità globale. L elevata resistenza assicurata dalle fibre, disponibile sotto forma di nastri facilmente applicabili sulla superficie delle volte, introduce concrete possibilità di intervento anche per il controllo dei dissesti che interessano questi elementi costruttivi. Un altra importante caratteristica che emerge dall applicazione dei materiali compositi è rappresentata dal carattere di reversibilità dell intervento, che lo rende compatibile con le esigenze di recupero conservativo. Volta consolidata mediante materiale composito