Patologia degli edifici in muratura. Opere di pronto intervento

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1 Patologia degli edifici in muratura Opere di pronto intervento

2 Criteri generali Le opere di pronto intervento hanno lo scopo di garantire condizioni di sicurezza nelle strutture oggetto di dissesto; Tali opere possono assicurare condizioni permanenti di stabilità. In questo caso ci troviamo di fronte ad opere di consolidamento definitivo; Quando, invece, le opere di pronto intervento devono garantire condizioni di sicurezza transitorie, abbiamo a che fare con opere di consolidamento provvisorio;

3 Criteri generali (2) Sia nei lavori di consolidamento provvisorio che in quelli di consolidamento definitivo sono, poi, presenti delle opere cosiddette provvisionali, le quali sono funzionali ai lavori, ma vengono eliminate all ultimarsi dei lavori stessi. Alcune, opere provvisionali, comunque, in particolare modo nei lavori di consolidamento provvisorio, restano in opera fino al raggiungimento di condizioni di stabilità permanenti a seguito di lavori di consolidamento definitivo.

4 Classificazione Opere provvisionali Ponti di servizio; Ponti di sicurezza; Puntellature, armature, centine, Tiranti; Cerchiaggi.

5 A cosa servono? (1) Ponti di servizio : Sono necessari ed obbligatori per il sicuro esercizio, il movimento di persone, attrezzi, materiali ed apparecchi di sollevamento; Ponti di sicurezza: necessari e obbligatori per la protezione di persone o cose in pericolo di caduta da costruzioni o ponti di servizio; Puntellature, armature, centine: Per il sostegno di fabbriche durante i lavori di consolidamento e fino a quando dette fabbriche non siano in grado di sostenersi autonomamente;

6 A cosa servono? (2) Tiranti : Per arrestare, in maniera temporanea, il progredire di fenomeni di dissesti dovuti, nella gran parte dei casi, ad azioni spingenti; Cerchiaggi : Per arrestare, in maniera temporanea, il progredire di fenomeni di dissesti dovuti a schiacciamento o pressoflessione. Puntellature, tiranti e cerchiaggi, oltre ad essere opere provvisionali, sono anche opere di consolidamento provvisorio di pronto intervento;

7 Tiranti e cerchiaggi possono avere carattere definitivo anche se realizzati con pronto intervento; Altre opere di consolidamento, che possono essere realizzate mediante pronto intervento ma che possono avere carattere definito, sono le piattabande di porte, finestre,balconi e vani in genere.

8 Puntellamenti Sono organi strutturali sollecitati alla compressione assiale, destinati al presidio provvisorio, totale o parziale, di masse murarie dissestate; Possono essere costruiti in materiali vari, con travi unici o multipli, allo scopo di assolvere funzioni di sostegno, di ritegno, oppure insieme di sostegno e ritegno delle masse; In funzione della grandezza della zona ove occorre intervenire posso essere classificati in: Puntellamenti alle grandi masse Puntellamenti alle piccole masse Puntellamenti alle masse locali

9 Puntellamenti alle piccole masse Alla categoria dei puntellamenti alle piccole masse appartengono le puntellature necessarie all esecuzione del cuci e scuci per il consolidamento definitivo. In generale, la massa da sostenere si dice presidiata, quella sulla quale si va a scaricare il peso attraverso i puntelli, si dice presidiante.

10 Puntelli di sostegno asse verticale semplice

11 Puntelli di sostegno asse verticale doppia

12 Puntelli di ritegno disposizione ad asse inclinato o testa aderente

13 Puntelli di ritegno disposizione orizzontale o lievemente inclinata

14 Azione contemporanea di sostegno e ritegno Disposizione inclinata con innesto superiore. Tale accorgimento impedisce i moti di traslazione verticale e quelli di rotazione verso l esterno

15 Azione contemporanea di sostegno e ritegno L accoppiamento simmetrico rispetto al piano medio del muro, di due sistemi di puntelli di ritegno ha una efficace azione contro le deformazioni da pressoflessione. NB: Tale sistema è da utilizzare compatibilmente con i luoghi da presidiare.

16 Puntelli alle piccole masse Sono efficaci nei lavori di ripresa in sostruzione; Particolare importanza hanno i puntellamenti delle aperture di porte, finestre o vani in genere. Sono eseguiti, generalmente, in legno o in muratura. Sono usati spesso anche puntelli tubolari metallici, opportunamente irrigiditi.

17 Presidio di vani muratura (preferibile); anche per deformazioni rombiche.

18 Presidio di vani per accogliere solo i carichi verticali.

19 Presidio di vani per accogliere solo i carichi verticali.

20 Presidio di vani per le deformazioni rombiche.

21 Puntelli alle masse locali Piccole strutture di presidio provvisorio che mirano a garantire la continuità o il contrasto dei materiali nella sede di lavoro anche durante le sospensioni di ciascun intervento; Oltre che nella forma del puntellamento, possono essere realizzati anche come biette murarie o di legname di essenza forte, ovvero come traversoni.

22 Puntelli alle grandi masse facciata edificio minacciata da dissesti di presso flessione o da schiacciamento delle regioni basali; fatiscenza di muri di sostegno, volte, archi, pilastri cui siano affidati importanti compiti statici a garanzia della stabilità dell intero complesso edilizio; Per il passato erano eseguiti in c.a. Ormai sono d uso comune quelli a struttura metallica. L utilizzo del legno è escluso. L applicazione di puntellamenti alle grandi massi non è però efficace per i moti locali di masse murarie limitate.

23 Puntelli alle grandi masse oltre ai puntelli semplici costituiti da una sola asta verticale o inclinata si possono avere quelli a fascio (ved. figura a fianco) emergenti da un punto unico;

24 Puntelli alle grandi masse A fascio, emergenti da più punti fissi al suolo

25 Puntelli alle grandi masse

26 Puntelli alle grandi masse reticolari, formati da un sistema complanare di aste rigidamente connesse; La struttura in figura dà ottimi risultati nei cedimenti fondali, nello schiacciamento basale, nella inflessione per spinta e nella pressoflessione.

27 AB è un puntello di sostegno e ritegno, BD è un sovra puntello di solo ritegno, AC è un asta che lavora a trazione e flessione, AD è l asta di parete.

28 Puntelli alle grandi masse Se il puntello AB non assolve nessuna funzione di sostegno, allora è conveniente disporlo come in fig., con la testa A ammorsata nella muratura. In questo caso ha solo funzioni di ritegno.

29 Condizioni cui devono soddisfare i puntelli Stabili allo schiacciamento cubico e alla pressoflessione; Realizzati con materiale di caratteristiche termiche e igroscopiche poco diverse da quelle della struttura presidiata; stabili allo scorrimento al fine di impedire la rotazione delle strutture; sollecitati alla sola compressione assiale.

30 Azione localizzata Sia in testa che al piede esercitano una azione localizzata contro le strutture; Poiché le strutture presidiate sono fatiscenti, la regione di applicazione della testa deve essere compatta e continua, ma allo stesso tempo quanto più vicino possibile alla zona dissestata; ove ciò non fosse possibile occorrerebbe rigenerare le zone di applicazione della testa; Il piede deve essere posizionato su idonee basi, compatibili con le caratteristiche meccaniche del terreno e stabili allo scorrimento.

31 Vincolo al piede (in legno) Platea in legname con travi di base (1); correnti longitudinali (2) ; correnti trasversali (3);

32 Vincolo alla testa (puntello in c.a.) In fig. è rappresentato il caso di un puntello in c.a.. I più comuni, sono comunque, i puntelli in legno o anche le strutture tubolari in acciaio. La tecnica di realizzazione è sempre la medesima. Nel caso del c.a. ovviamente si devono attendere almeno i minimi tempi di maturazione (8 giorni) per eseguire il getto dalla sezione s alla sezione s. Le biette e controbiette (a, b, c, d ) devono sempre essere posizionate, forzando il materiale per la posa in tensione del puntello.

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34 Variazione termiche e igrometriche Se il puntello si contrae più delle masse murarie presidiate, le masse sostenute, o lo seguono mantenendolo in forza, e in questo caso subiscono dei moti ulteriormente dannosi per la stabilità del fabbricato, oppure lo abbandonano ed in tal caso, si ricostituiscono le originarie precarie condizioni di stabilità. Se, invece, il puntello per un innalzamento della temperatura subisce una dilatazione maggiore di quella delle masse presidiate, va a premere sulle strutture più di quanto sia necessario al loro sostegno.

35 Coefficienti di dilatazione termica Nella tabella che segue sono riportati per i materiali più in uso i valori di dilatazione termica lineare (per campi di temperatura tra 0 e 100 C ). Le variazioni termiche esercitano una influenza maggiore nei sistemi realizzati in c.a. rispetto a quelli con puntelli in legno. Le variazioni igrometriche, invece, lasciano insensibili sia il c.a. che l acciaio mentre influenzano enormemente il legno.

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37 Ritiro del legname durante la stagionatura Nella tabella che segue sono riportati i valori percentuali delle contrazioni che subisce il legno nel verso parallelo alle fibre, nel verso trasversale (lungo i raggi dei cerchi fibrosi) ed in verso tangenziale (tangenzialmente ai cerchi fibrosi). In considerazione delle grosse contrazioni che subisce il legno l utilizzo di legname fresco non è consentito nelle grandi puntellature ed in generale e sconsigliabile il legname anche stagionato.

38 Ritiro del legname durante la stagionatura

39 Puntellature in c.a. Per eventuali puntellature in c.a. è necessario cautelarsi nei con-fronti del ritiro del materiale (i getti stagionati all aria si contraggono, quelli in acqua su dilatano); Per ridurre al minimo il ritiro nelle puntellature di c.a. sono necessari i seguenti accorgimenti: a) posa in forza dei puntelli dopo un certo tempo dal getto; b) riduzione della durata dell'impiego dei puntelli; c) adozione di percentuali di armature metalliche superiori a quelle necessarie derivanti dal calcoli strutturali; d) bagnatura accurata dei puntelli fino al compimento del loro impiego.

40 Resistenza di attrito nei puntelli di ritegno Lo sforzo assiale R ha due componenti T ed N; N tende a comprimere il puntello contro la parete, T tende a farlo scivolare T f N dove f è il coefficiente di attrito muratura- puntello. Se è l inclinazione del puntello sull orizzontale avremo che T = f N, quindi tg f da cui arc tg f

41 Coefficienti attrito Il coefficiente d attrito non è costante; prima dell inizio del moto è notevolmente maggiore; nella tabella che segue sono riportati alcuni coefficienti d attrito radente durante il moto, supponendo liscia la superficie di contatto.

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43 Verifiche statiche I puntelli devono formare con il sistema presidiato un unico sistema statico; Le calcolazioni che vengono effettuate sono approssimate e tendono a fornire il comportamento più probabile del sistema; L impossibilità di una soluzione rigorosa è dovuta alle incertezze sulle condizioni di vincolo della testa e del piede e sull effettivo carico scaricato dalle strutture presidiate su quelle presidianti; I puntelli di sostegno e ritegno vanno applicati contro i muri di facciata, nelle angolate e negli innesti con i muri interni normali, chiamati in collaborazione nel presidio delle masse;

44 Verifica statica non tenendo conto dell attrito e della coesione Il puntello BD e complanare al muro m 1 normale al fronte e nettamente separato dal fronte stesso in modo che siano nulli attrito e coesione lungo il piano DI contatto A C ; P è il peso del tronco AB; R1 = P / sen N1 = P cotg

45 Verifica statica tenendo conto solo dell attrito Pur ammettendo una netta separazione, è chiaro che ogni tendenza allo scivolamento verso il basso del muro m è ostacolato dalla forza N1 che preme lungo la testata del muro interno m1; Nella superficie di contatto si innesca una reazione tangenziale di attrito T1 = f N1; R = P cos (Risultante di N1 e T1); R1 = P sen N1 = P cos cos ; T1 = P sen cos

46 Verifica statica tenendo conto solo della coesione La superficie di contatto dei muri m ed m1 non presenta mai soluzioni di continuità tali da separare nettamente i muri; Nella reazione fra i due muri, che insorge con la posa del puntello, entra in gioco la resistenza alla coesione che si oppone allo scivolamento di m su m1 fino a quando la coesione stessa non è completamente vinta dal progredire del dissesto. Dopo la rottura entra in gioco solo l attrito. Se s è lo spessore del muro m1, h l altezza da B a C e la resistenza alla rottura a trazione del materiale la resistenza totale offerta dalla coesione è F = s h

47 Verifica statica tenendo conto solo della coesione In questo caso il poligono delle forze è quello indicato in figura con la presenza delle due forze N e F dovute alla reazione complessiva del muro m1; R1 è la reazione del puntello e R è quella del muro normale al fronte; P = s h + R1 sen ; R1 = (P - s h sen N = (P - s h cotg

48 Puntelli di ritegno nei muri pressoinflessi Hanno grande importanza nei consolidamenti provvisori, ma la verifica statica rigorosa presenta notevoli difficoltà e, quindi, bisogna adottare soluzioni approssimate; La disposizione deve essere tale da poter accogliere uguali sollecitazioni orizzontali; Quindi, in genere, si divide il muro in tante strisce verticali, per quanti sono i puntelli da applicare e si fa in modo che a ciascuna striscia corrisponda la stessa sollecitazione; I puntelli saranno, pertanto, più fitti verso il ventre e più radi verso i lembi laterali dell inflessione.

49 Carico murario agente sui puntelli Vedi appunto allegato

50 Puntelli di ritegno e sostegno nella spinta Se la spinta è esercitata da strutture ad arco, il puntello, con funzioni di sostegno e ritegno, va installato con la testa nel muro in modo che il suo asse longitudinale passi per il centro di spinta, punto d intersezione della linea della risultante del peso del muro e delle strutture che vi gravano, con la linea della spinta.

51 Puntelli di ritegno e sostegno nella spinta

52 Puntelli di ritegno e sostegno nella spinta Nel caso si provveda con due puntelli il problema è subito determinato. Il primo procedimento si adotta quando le strutture spingenti insistono su muri continui o con aperture distanziate, allorché, almeno intuitivamente è ammissibile inserire la quarta forza entro l ambito murario. Negli altri casi si applicherà un contropuntello interno con l asse longitudinale passante per G.

53 Carico agente sulla testa dei puntelli 1/10 Il carico agente è sempre inferiore a quello corrispondente alla totalità delle strutture presidiate poste tra le loro teste e il ciglio superiore sottotetto; Se i puntelli dovessero essere dimensionati in relazione al carico totale teorico presidiato sarebbero così imponenti ed economicamente onerosi che troverebbero difficile applicazione;

54 Carico agente sulla testa dei puntelli 2/10 Per fortuna, le strutture da presidiare, per quanto fatiscenti, non hanno esaurito le loro capacità reattive; In definitiva, le opere provvisionali di puntellamento devono solo sopperire alle deficienze statiche prodotte dai dissesti e a quelle eventualmente dovute ai lavori di consolidamento definitivi, mai sono chiamate a sostituirsi agli impegni statici della totalità delle strutture.

55 Carico agente sulla testa dei puntelli 3/10 La parte del peso delle strutture da affidare ai puntelli di sostegno e ritegno e ai muri con essi complanari, va, almeno in massima, precisata mediante considerazioni intuitive basate sulle caratteristiche peculiari delle strutture e sui loro dissesti;

56 Carico agente sulla testa dei puntelli 4/10 I criteri principali su cui basarsi sono : a) rapporto tra i vuoti e i pieni al di sotto delle teste dei puntelli; b) rapporto tra i vuoti e i pieni al di sopra delle teste dei puntelli; c) stato di coesione della struttura; d) natura dei dissesti; e) estensione dei dissesti; f) gravità dei dissesti.

57 Carico agente sulla testa dei puntelli 5/10 Per le caratteristiche a) e b) distingueremo le murature in continue (senza aperture, ovvero con rapporto vuoto/pieno misurato sull orizzontale < 1/8), con aperture rade ( 1/8 < vuoto/pieno < 1/4) o con aperture fitte ( 1/4 < vuoto/pieno < 1) Ancora potremo trovarci di fronte a pilastrate (se per i piedritti è possibile una graduale ripresa mediante sostruzione ) oppure possiamo avere pilastri e colonne (da sostituire nella loro interezza)

58 Carico agente sulla testa dei puntelli 6/10 Per la caratteristica c) (stato di coesione) possiamo distinguere i muri in buoni, mediocri o cattivi a seconda della qualità del materiale, della tessitura e delle malte; Per la caratteristica d) (natura) potremo dividere i dissesti in cedimenti delle fondazioni, schiacciamento, di presso-flessione, di flessione con spinta; Per la caratteristica e) (estensione), possiamo dividere i dissesti in generali, se interessano la totalità dei muri e locali se ne interessano una parte; Per la caratteristica f) (gravità), possiamo dividere i dissesti in gravi e lievi;

59 Carico agente sulla testa dei puntelli 7/10 Il carico complessivo P agente sulla testa dei puntelli sarà dato dalla formula P = c 1 c 2 P, dove P è il carico murario delle strutture comprese, nella direzione verticale, fra la quota della testa dei puntelli e il ciglio superiore dell edificio e, nella direzione orizzontale, entro i seguenti limiti di lunghezza del fronte:

60 Carico agente sulla testa dei puntelli 8/10 Strutture continue: interasse fra i puntelli e, nel caso di puntelli molto radi o isolati (cedimenti locali), lunghezza del dissesto; Strutture con aperture rade: come nelle strutture continue se la lunghezza del dissesto è minore dell interasse fra le due colonne delle aperture che definiscono il maschio da consolidare; nel caso contrario pari al suddetto interasse; Strutture con aperture fitte, con pilastrate, con pilastri e colonne: interasse fra le due colonne di aperture che definiscono il maschio da consolidare.

61 Carico agente sulla testa dei puntelli 9/10 Il valore dei coefficienti c 1 e c 2 sono contenuti nelle tabelle allegate in funzione della natura del dissesto e delle caratteristiche della struttura. (tabelle n. 6 e n. 7)

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63 Pilastri Gli organismi murari scaricano il loro peso sui pilastri attraverso strutture ad arco ovvero rettilinee. Quando ci troviamo di fronte a pilastri sui quali scaricano degli archi, avremo il problema di contrastare la spinta, nel caso di assenza di masse murarie adeguate; A tale proposito, facciamo l esempio di un pilastro che debba essere sostituito o sottofondato (vedi figura nella pagina seguente). E necessario, durante il periodo dei lavori, garantire la stabilità delle strutture superiori. Vediamo, quindi, in che modo possiamo affrontare il caso.

64 Pilastri Si mura il vano dell arco per tutto lo spessore, garantendo un contatto non forzato fra il nucleo murario e l arco, questo seguita a lavorare per contrasto laterale. Nel pilastro P si è verificato un abbassamento per cedimento delle fondazioni; L appoggio A è trascinato verso il basso e l arco si adagia sul nucleo murario scaricandovi parte del carico;

65 Pilastri La componente orizzontale della spinta si riduce fino ad annullarsi quando tutto il carico va ad interessare il muro; Sulla superficie ABC si sviluppano, però, delle componenti tangenziali delle azioni agenti che sollecitano il carico a scivolare da entrambi i lati; Nella parte a sx se il muro m è stabile ogni moto è scongiurato. Nella parte a dx dovremo necessariamente fare impiego di un puntello che potrà anche accogliere parte del carico verticale.

66 Angolo limite di scorrimento e tensione tangenziale attiva Definiamo l angolo limite di scorrimento la seguente espressione: arco tang f; dove f è il coefficiente d attrito muro muro che poniamo pari a 0,75. chiameremo tensione tangenziale attiva max t max = 0,25 P1 / r: Dove P1 è lo scarico complessivo sull arco.

67 L azione di scorrimento R1 = 0,149 P1 ; la differenza tra la componente tangenziale del carico e la reazione dell attrito è T1 = 0,152 P1 Le coordinate del punto di applicazione del puntello sono : X = cos ( 2) ; Y = sen ( / 2) ; = r (T1 / R1) = 1,020 r Le componenti verticali e orizzontali di R1 sono : S1 = R1 sen ( / 2) ; V1 = R1 cos ( / 2) In definitiva avremo i seguenti valori per il posizionamento ed il dimensionamento del puntello : X = 0,912 r; Y = 0,456 r ; S1 = 0,067 P1; V1 = 0,133 P1

68 Dimensionamento Oltre che dei valori precedentemente individuati, per il dimensionamento del puntello si dovrà altresì tener conto della massa muraria che scarica direttamente sul pilastro. Il peso P2 della massa muraria sopra il pilastro si compone con la R1 e da due componenti reattive; quella del muro (R2) e quella del puntello (R); La reazione complessiva R, parallela a R1, sarà individuata tracciando dal punto 2 del poligono di forze la parallela alla reazione del muro.

69 Dimensionamento del puntello Calcolata la forza agente sul puntello e fissata la sezione trasversale, è necessario effettuare una verifica allo schiacciamento e al carico di punta. Nella tabella allegata vengono dati, indicativamente, dei valori dei carichi di sicurezza dei materiali costituenti i puntelli (tabella n. 2). Per le verifiche vedere allegato.

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