PALAZZO MILLOTTI - PERUGIA

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1 Università degli Studi di Roma La Sapienza Corso di Laurea Specialistica Architettura Restauro dell Architettura Architettura A.A. 2006/2007 PALAZZO MILLOTTI - PERUGIA Corso di: Comportamento dei materiali murari Prof.ssa P.Trovalusci - Studenti: Della Portella Daniele, Mengozzi Sara

2 Palazzo Millotti: Perugia Inquadramento dell edificio: Cartografia del Touring Club Italiano L edificio oggetto della presente relazione, situato nel centro storico di Perugia a cavallo tra Piazza Piccinino a valle e Piazza Michelotti a monte, con notevole dislivello (circa 13m), si sviluppa su 8 livelli, compreso il sottotetto, di cui 3 parzialmente interrati. L edificio è inserito nella schiera di fabbricati che salendo da Piazza Danti, corona il Colle del Sole verso Piazza Piccinino, ed è posizionato nel punto più alto della città (circa 500 s.l.m.). L edificio è il risultato di diverse stratificazioni storiche, facilmente rilevabili nelle tracce, orizzontali, evidenziate dalla presenza di diversi materiali da costruzione e dalla organizzazione strutturale. Prospetto su Piazza Michelotti Pianta Tipo: Piano Terra Prospetto su Piazza Piccinino

3 Rilievi dei prospetti: Fronte Piazza Michelotti Fronte Piazza Piccinino

4 Rilievi dei piani: Piano terzo sottostrada Piano secondo sottostrada

5 Rilievi dei piani: Piano primo sottostrada Piano terra

6 Rilievi dei piani: Piano primo Piano secondo

7 Rilievi dei piani: Piano terzo

8 Analisi delle strutture: Analisi delle strutture voltate Pianta di riferimento: PIANO TERRA Analizzando le piante ai vari livelli, si conferma l evoluzione dell edificio per ampliamenti successivi: infatti si notano differenze strutturali degli orizzontamenti e ovviamente delle strutture verticali. I piani intrerrati presentano nel complesso delle volte a botte, per passare poi a testimonianze gotiche, come la volta a crociera del piano terra che è in corrispondenza della fetta in conci di travertino del prospetto su piazza Michelotti. Proseguendo verso l alto attraverso lo scalone voltato a botte che arriva fino al terzo piano,tutti i piani superiori sono caratterizzati da volte a padiglione decorate. Infine i locali del piano secondo e terzo hanno subito trasformazioni che si possono definire recenti come testimoniano le divisioni interne e i solai in ferro e tavelloni con getto in cls. Infine la copertura sommitale dell edificio è costituita da un solaio in legno e pianelle di laterizio che presenta in alcuni punti più interventi di riparazione successive. Legenda: Volta a botte lunettata Volta a botte Volta a padiglione Analisi delle murature Analizzando le murature di cui è composto l edificio è evidente che questo è costituito da almeno tre tipi di muratura diversa. Partendo da destra, troviamo una pietra squadrata, del XIV secolo, è questa infatti la data a cui si fa risalire la costruzione della torretta, che risulta essere la parte più antica dell edificio, proseguendo, al centro (tra la torretta e il palazzo Montesperelli ), una porzione di edificio composta da mattoni pieni a due teste in laterizio, porzione che probabilmente è stata costruita nel XIX secolo per collegare le due strutture adiacenti, ed infine la parte più ampia costruita con ciottoli e pietrame sbozzato che corrisponde all originario palazzo Montesperelli (successivamente chiamato Palazzo Milloti) datato nel XVIII secolo. Ciottoli e pietrame Laterizio Travertino

9 Analisi del quadro fessurativo dei prospetti: FRONTE: PIAZZA MICHELOTTI Quadro fessurativo dei prospetti: le lesioni si localizzano lungo le bucature delle finestre e tra le connessioni di paramenti murari diversi realizzati in epoche diverse. Sul fronte di piazza Michelotti la torretta e la struttura adiacente (cioè le strutture più antiche) presentano maggiori lesioni. Il fronte Piccinino è maggiormente degradato nella parte sommitale che corrisponde con i solai di epoca più recente. Altre lesioni sono presenti anche sulla parete aggettante rispetto alla schiera nella quale è inserito. FRONTE: PIAZZA PICCININO

10 Quadro fessurattivo delle strutture orizzontali (piano primo sottostrada e piano terra): FESSURATIVO PIANO PRIMO SOTTOSTRADA FESSURATIVO PIANO TERRA

11 Quadro fessurattivo delle strutture orizzontali (piano primo e piano secondo): FESSURATIVO PIANO PRIMO FESSURATIVO PIANO SECONDO

12 Documentazione fotografica dei dissesti sui prospetti: FRONTE MICHELOTTI: FRONTE PICCININO: PROSPETTO PRINCIPALE SBALZO TRA PALAZZO MILLOTTI E SCHIERA ADIACENTE DI EDIFICI LA TORRETTA: TRAVERTINO LESIONI LUNGO LE FINESTRE PARTE SOMMITALE CON MAGGIORI LESIONI

13 Documentazione fotografica dei dissesti sulle strutture orizzontali: Piano primo: Particolare delle lesioni sui giunti: Lesioni lungo i giunti. Si sono presentate principalmente su volte a crociera, padiglione e volte a schifo Particolare dei dissesti sulle volte del vano scala Particolare delle lesioni sulle volte decorate Volta a schifo

14 Assonometria esplosa dell edificio: Piano terzo Piano secondo L assonometria esplosa è un elemento utile per capire come si sviluppano le strutture dell edificio edificio e di conseguenza, grazie al quadro fessurativo precedentemente studiato, i possibili cinematismi che potrebbero innescarsi. Piano primo Legenda: Ammezzato (tra piano terra e piano primo) Volta a botte Piano terrra Volta a crociera Piano primo sottostrada Volta a padiglione Volta a botte lunettata Piano secondo sottostrada Volta a schifo Piano terzo sottostrada

15 Descrizione degli interventi eseguiti sulle murature Bonifica dell muratura mediante: Demolizione di intonaco dove necessario, scarnitura dei giunti, idropulizia in pressione, esecuzione del cuci - scuci dove necessario, stilatura dei giunti con malta idonea a ritiro controllato. - NUOVI ARCHITRAVI METALLICI. - NUOVA MURATURA (in mattoni pieni conformi al D.M 16/01/96 ben ammorsata alla esistente). - DEMOLIZIONE DELLA MURATURA ESISTENTE - INTERVENTI di CUCI - SCUCI in mattoni pieni in corrispondenza delle lesioni. - INSERIMENTO di TIRANTI. Esempi di cuci- scuci Esempio di nuovo architrave metallico

16 particolare del piano terra Interventi di cuci scuci in mattoni pieni in corrispondenza delle lesioni Nuova muratura in mattoni pieni ben ammorsata all esistente

17 Descrizione degli interventi eseguiti sui solai Consolidamento dell strutture voltate mediante: Svuotamento, pulizia accurata dell estradosso, scarnitura profonda dei giunti e successiva stilatura previo inserimento di elementi di contrasto tra i giunti più danneggiati. Preparazione per la posa in opera di fibre di carbonio in nastri monodirezionali. Rinfianco con materiale alleggerito. Soletta in cls alleggerita collegata alle murature perimetrali - CONSOLIDAMENTO DEI SOLAI IN FERRO E TAVELLONI - REALIZZAZIONE DI SOLAI DI CALPESTIO IN LEGNO E PIANELLE - REALIZZAZIONE DI NUOVI SOLAI DI CALPESTIO IN ACCIAIO E TAVELLONI - INTERVENTI CON CAPPA ARMATA O POSA DI FIBRE DI CARBONIO SULLE STRUTTURE VOLTATE Fibre di Carbonio/vetro e successivo riempimento con materiale alleggerito Cappa armata

18 particolare del piano terra Consolidamento della volta con materiali frp Consolidamento mediante cappa armata Consolidamento della volta con materiali frp Consolidamento della volta con materiali frp

19 Sezione di una porzione significativa della parete Individuazione delle catene: Le catene presenti sul fronte sono nove e la maggior parte di esse è concentrata sulla nostra sezione muraria. In corrispondenza delle catene troviamo le strutture voltate. P. 1 : Corrispondenza con volta a padiglione. P. Terra: Corrispondenza con volta a padiglione. P. 1 sottostrada: Corrispondenza con volta a botte. Porzione di muratura presa in esame: 1m

20 Calcolo spinte (S) delle strutture voltate: Piano primo sottostrada: volta a botte Volumi di metà struttura: Volume dell ARCO (per 1 m di muratura): cm3 Volume del RIEMPIMENTO: 0.13 cm3 Volume del SOLAIO (h 20 cm) : 0.10 cm3 Peso specifico materiali che compongono la volta: P.S. MATTONI PIENI: 1.65 Kg/dm3 P.S. RIEMPIMENTO: Ghiaia > 1,5-1,8 Sabbia > 1,4-1, 6 = 1,5 kg/dm3 P.S. SOLAIO: 1,4 Kg/dm3 Pianta Identificazione delle spinte: imposte. PESO ARCO = (V * P.S.) = * 1650 Kg/cm3 = 196,35 Kg PESO RIEMPIMENTO = 0,13cm3 * 1500 Kg/cm3= 195 Kg PESO SOLAIO = 0,10cm3 * 1400Kg/cm3 = 140Kg SOLAIO + RIEMPIMENTO = 335 Kg

21 Calcolo spinte (S) delle strutture voltate: Piano primo sottostrada: volta a padiglione Pianta piano primo Volumi di metà struttura: Volume dell ARCO (per 1 m di muratura): 0.06 cm3 Volume del RIEMPIMENTO: 0.05 cm3 Volume del SOLAIO (h 20 cm) : 0.04 cm3 Peso specifico materiali che compongono la volta: P.S. MATTONI PIENI: 1.65 Kg/dm3 P.S. RIEMPIMENTO: Ghiaia > 1,5-1,8 Sabbia > 1,4-1, 6 = 1,5 kg/dm3 P.S. SOLAIO: 1,4 Kg/dm3 Identificazione delle spinte: muri perimetrali. Pianta piano terra PESO ARCO = (V * P.S.) = 0.06 * 1650 Kg/cm3 = 99 Kg PESO RIEMPIMENTO = 0,05 cm3 * 1500 Kg/cm3= 75 Kg PESO SOLAIO = 0,04 cm3 * 1400Kg/cm3 = 56Kg SOLAIO + RIEMPIMENTO = 131 Kg

22 Calcolo spinte (S) delle strutture voltate: Calcolo spinta S nella volta a botte: Calcolo spinta S nella volta a padiglione: Dati: Dati: P = ( ) = 670 kg P = ( ) = 131 kg H = 200 cm H = 120 cm L = 650 cm L = 560 cm PL = kg/cm PL = kg/cm YB = PL/2 = Xa YB = PL/2 = Xa YA = PL/2 = YA = PL/2 = XA = PL2/8H = XA = PL2/8H = XB = PL2/8H = ya S XB = PL2/8H = ya S S = xa2 + xb2 = Kg S = xa2 + xb2 = Kg

23 Calcolo spinte (S) delle strutture voltate: Sezione con relativi valori delle spinte delle volte: Spessori della sezione: Piano terzo: 0.50 m 2.85 m Piano secondo: 0.50 m 3.60 m Piano primo: 0.70 m S = m Piano terra: 1.00 m S = m Piano primo sottostrada: 1.20 m S = m Piano secondo sottostrada: 1.30 m 3.30 m Piano primo sottostrada: 2.00 m 4.00 m

24 PROBABILI DISSESTI SULLE STRUTTURE VOLTATE: Gli archi e le volte in muratura devono essere soggetti esclusivamente a sforzi interni di compressione, le spinte che ne derivano sui piedritti d imposta, combinate con i carichi verticali non devono essere tali da imprimere sforzi di trazione sui piedritti stessi, in ogni loro sezione orizzontale, per tutta la loro altezza fino al piano di fondazione. I loro dissesti possono essere perciò provocati da: 1. DIMINUITA CAPACITA DI RESISTERE AGLI SFORZI DI COMPRESSIONE Questa causa che riguarda sia la volta che i piedritti è generata dalla cosidetta FATISCENZA MURARIA. Il materiale subisce l azione disgregatrice del tempo, dell umidità, gelo-disgelo e azioni climatiche. In particolare le malte di gesso, con cui sono murati gli intradossi delle volte a mattoni, si idratano nel tempo e perdono capacità di coesione. 2. VARIAZIONE DEI CARICHI : DISSESTI DA SPINTA ECCESSIVA Si generano inflessioni nelle mura di piedritto che si manifestano con rigonfiamenti in senso orizzontale alla linea d imposta della volta. In verticale la deformazione dei muri assume linee sinusoidali (non simmetriche rispetto al centro di spinta). La massima freccia di inflessione si stabilisce sempre più in alto rispetto al centro di spinta. Siccome nei vecchi edifici le volte sono generalmente ubicate nei piani bassi, la spinta provoca deformazioni nei muri di piedritto che può estendersi fino alle fondazioni incrementando le sollecitazioni sul terreno, istigando la rotazione. Punto dove inizia l inflessione e si generano fratture orizzontali. Inversione della curvatura alle reni della volta. Punti dove si hanno le caratteristiche espulsioni di materiale.

25 PROBABILI DISSESTI SULLE STRUTTURE VOLTATE: VERIFICA DELLA SPINTA (metodo del Mery) La verifica della spinta si può eseguire, in maniera celere con il metodo grafico. Per l equilibrio di metà arco occorre applicare oltre che i carichi fissi P ( peso proprio, rinfianco, pavimento), anche la spinta S che l arco esercita contro il piedritto e la spinta orizzontale Q che gli trasmette l altra metà dell arco. Prendiamo in esame le sezioni a-a e b-b e le consideriamo interamente compresse, quindi con diagramma di pressione triangolare con la tensione max in a-a al lembo superiore e in b-b al lembo inferiore del terzo medio. Mancano le condizioni di trazione quindi Q passa per il terzo medio sup. e S per quello inf.. Per la direzione di S basta congiungere il punto o di intersezione Q con P con il terzo medio inf. ed è determinata la direzione di S. Le intensità di Q ed S si determinano conoscendo l intensità di P: basta fare il parallelogramma delle forze P.Q e S passanti per o. Q S a a o b b Trovate le grandezze delle spinte Q ed S si verificano le sezioni a-a di area wa, e b-b di area wb su cui tali forze agiscono

26 PROBABILI DISSESTI SULLE STRUTTURE VOLTATE: Per la stabilità delle suddette sezioni dovrà essere: sezione a-a sezione b-b (Carico di sicurezza) Per avere una tensione unitaria nelle due sezioni dovrebbe essere più grande wb alle reni, quindi: quindi..: Ciò giustifica l aumento dello spessore di archi e volte nella zona delle reni. Tra le due sezioni si costruisce la curva delle pressioni, dividendo in conci, di uguale lunghezza lungo l asse medio della volta o arco e ad ogni concio si applicano le forze verticali costituite dal peso proprio, dal carico sovrastante del riempimento, e si compongono a partire dalla sezione a-a con la spinta Q per trovare la spezzata delle successive risultanti R che può assimilarsi alla curva delle pressioni. La curva deve essere sempre contenuta entro il terzo medio dell arco.

27 PRIMO CINEMATISMO POSSIBILE: COLLASSO ANTISIMMETRICO DI UN ARCO Il meccanismo si verifica quando predomina la rotazione da un lato e uno dei piedritti rimane stabile, la presenza della catena è determinante per impedire il ribaltamento.

28 PRIMO CINEMATISMO CONSIDERATO: CASO SINGOLO VOLTA A BOTTE (piano primo sottostrada) Il meccanismo si verifica quando predomina la spinta orizzontale e uno dei piedritti rimane stabile. (La presenza della catena è determinante per impedire il ribaltamento). δla = P1 b/2 θ1 P2 θ2 e + + P3 θ3 d Po e θ2 + α P1 θ1 h1 α P2 θ2 h2 + α P3 θ3 h3 = 0 α = 0.9

29 SECONDO CINEMATISMO CONSIDERATO: CASO SINGOLO VOLTA A BOTTE (piano primo sottostrada) Il meccanismo si verifica quando predomina la spinta orizzontale e uno dei piedritti rimane stabile. (La presenza della catena è determinante per impedire il ribaltamento). δla = P1 b/2 θ1 P2 θ2 d + P3 θ3 b/2 Po e θ2 + α P1 θ1 H2 α P2 θ2 H3 + α P3 θ3 H4 = 0 α = 1.05

30 TERZO CINEMATISMO CONSIDERATO: CASO ARCO SIMMETRICO VOLTA ISOLATA (volta a botte, piano primo sottostrada) δla = P1 θ1 b/2 P2 θ2 d Po θ2 d α P1 θ1 H/2 α P2 θ2 (h/2 + y) = 0 α = - 0,6

31 PROBABILI DISSESTI SULLE STRUTTURE VOLTATE: 3. VERIFICA DEL PIEDRITTO Il piedritto su cui è impostato l arco per essere stabile, dovrà sopportare oltre alla spinta S, anche il carico verticale P trasmesso su di esso dal muro sovrastante. Vanno perciò eseguite le verifiche a schiacciamento, a scorrimento e al ribaltamento nelle sezioni più sollecitate e in particolare nella sezione di attacco della base del muro con la fondazione e alla base della fondazione verificando che non siano superate le tensioni ammissibili dei terreni di fondazione e delle murature e che per queste ultime la risultante dei carichi sia sempre all interno del nocciolo centrale d inerzia.

32 CASO I: CALCOLO DEL PIEDRITTO (volta a botte, piano primo sottostrada) ASSENZA DI TIRANTE Po s Po s P P H H b b δla = Po b/2 θ P b θ + S H θ = 0 α = > 0 δla = Po b/2 θ P b θ + S H θ = 0 α = < 0

33 CASO II: CALCOLO DEL PIEDRITTO (volta a padiglione, piano terra) PRESENZA DEL TIRANTE Calcolo della spinta data dal Tirante = Po 157,975 kg/m T s P H b δla = Po b/2 θ P b θ + S H θ T θ H = 0 α =

34 CASO II: CALCOLO DEL PIEDRITTO (volta a padiglione, piano primo) PRESENZA DEL TIRANTE Calcolo della spinta data dal Tirante = Po 163,16 kg/m T s P H b δla = Po b/2 θ P b θ + S H θ T θ H = 0 α =

35 CASO III: CALCOLO DEL PIEDRITTO (totale di tutto l edificio) l δla = P1 θ b/2 P2 θ b/2 P3 θ b/2 P4 θ b/2 + P5 θ b/2 P6 θ b/2 P7 θ b/2 C1 θ b + C2 θ b C3 θ b + S1 θ H1 + S2 θ H2 + + S3 θ H3 T1 θ H2 T2 θ H3 = 0 α = - 8,959

36 CASO IIII: SI CONSIDERA LA PARTE SOPRA LA VOLTA A BOTTE COME MONOLITICA (le volte sovrastanti, a padiglione, sono consolidate da tiranti) δla = P1 θ1 b/2 + P2 θ2 d + P3 θ3 + Po e θ2 α P1 θ1 H/2 α P2 θ2 ( h/2 + y) + α P3 θ3 ( h/2 + y) = 0 α = 0.6