Laboratorio di Costruzione dell’architettura

Sugli edifici esistenti si possono effettuare un insieme di interventi volti a:

• adeguamento/miglioramento sismico

• adeguamento/miglioramento energetico

• cambiamenti distributivi

• ampliamenti/sopraelevazioni

La maggior parte delle costruzioni esistenti nei centri storici delle città europee è costituita da muratura ordinaria di mattoni o di pietra. In relazione alla dimensione e alla forma degli elementi, alla loro provenienza, al tipo di blocco e alla qualità della malta, si possono trovare svariate tessiture per le murature. Frequentemente questi edifici presentano muratura a paramento multiplo, provviste o meno di un’effettiva connessione tra gli stessi.

In presenza di azioni sismiche, le pareti verticali sono soggette ad elevate azioni orizzontali nel piano (taglio) e fuori piano (flessione). La resistenza a taglio delle pareti in muratura di edifici esistenti, pertanto, è alquanto limitata, cosicché la capacità resistente al terremoto è intrinsecamente collegata al collasso per taglio dei maschi murari e delle fasce di piano.

In una costruzione in muratura soggetta oltre che ai carichi verticali alle azioni orizzontali dovute al sisma le modalità di collasso più frequenti sono quelle che prevedono:

a) Il dividersi del solido murario in porzioni ciascuna delle quali è considerabile di per sé un elemento monolitico a comportamento rigido

b) Il formarsi di uno o più cinematismi (di rotazione o di traslazione o composto) nei quali le varie porzioni murarie si muovono reciprocamente tra loro.

Recenti studi hanno messo in evidenza che gli edifici in muratura sono più vulnerabili nei confronti dei meccanismi locali (perdita di equilibrio di parti di esse) rispetto a stati di crisi di tipo globale. Ciò è stato riscontrato anche nei recenti eventi sismici. Moltissimi crolli sono stati innescati dalla perdita di equilibrio di qualche elemento.

Ribaltamento semplice Il ribaltamento semplice di una parete si verifica generalmente per la scarsa connessione tra due pareti ortogonali ed in assenza di elementi resistenti a trazione (cordoli, tiranti, FRP, ecc.). Esempi di meccanismo a ribaltamento semplice sono riportati in figura.

Flessione verticale Il meccanismo a flessione verticale è abbastanza comune negli edifici in muratura e generalmente si manifesta quando la parete è ben vincolata agli estremi (superiore ed inferiore) e priva di qualsiasi connessione efficace nelle quote intermedie della parete stessa. Il meccanismo a flessione verticale è anche favorito dalla presenza di solai intermedi che, sotto l’effetto dell’azione sismica, esercitano sulla parete una forza inerziale orizzontale instabilizzante.

Flessione orizzontale Il meccanismo a flessione orizzontale si manifesta quando la parete in esame è ben vincolata a pareti ad essa ortogonali e non vincolata in sommità. È tipico di pareti che hanno una buona connessione con le pareti ortogonali (o trattenute da tiranti), soggette ad azioni orizzontali in testa, dovute a tetti spingenti (o forze inerziali). Anche la scarsa resistenza a trazione della muratura favorisce la formazione del meccanismo.

Per comprendere bene il concetto di comportamento scatolare è sufficiente esaminare una semplice scatola realizzata in carta: 1) ogni parete, cioè ogni foglio esaminato

singolarmente, offre scarsa resistenza alle sollecitazioni;

2) collegando le pareti tra loro si ottiene un considerevole aumento di resistenza;

3) la presenza di un elemento orizzontale (coperchio) aumenta ancora la resistenza globale;

4) la ragione di questa capacità offerta dal comportamento scatolare è comprensibile considerando che ogni forza può essere scomposta in due componenti parallele ai piani delle pareti sfruttando in questo modo la massima capacità di resistenza di ogni singola parete.

Si individuano le seguenti categorie di intervento: - interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza

previsti dalle presenti norme;

- interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme;

- riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

MIGLIORAMENTO SISMICO: intervento di miglioramento è esecuzione di una o più opere riguardanti i singoli elementi strutturali dell’edificio con lo scopo di conseguire un maggior grado di sicurezza senza modificare in maniera sostanziale il comportamento globale.

Quando si opera una ristrutturazione rilevante su un edificio è importante verificare in quale zona sismica ci si trova: se ad alto rischio sismico (zona 1 e zona 2), medio (zona 3) o basso (zona 4).

La norma che attualmente regola la progettazione antisismica è il DM 14 Gennaio 2008 "Norme Tecniche per le Costruzioni" (NTC08), attualmente in fase di revisione.

Gli interventi per l’adeguamento antisismico fruiscono (al momento fino al 31 dicembre 2015) della detrazione fiscale del 65%; per accedere al bonus è necessario che l’edificio su cui si interviene sia adibito ad abitazione principale o ad attività produttive e che ricada nelle zone sismiche ad alta pericolosità (zone 1 e 2).

Il 20 febbraio 2017 il Cslp (Consiglio superiore dei lavori pubblici) ha approvato le “Linee Guida per la classificazione di rischio sismico delle costruzioni”. Le linee guida forniscono una metodologia per definire le classi di rischio sismico degli edifici esistenti, prima e dopo gli eventuali interventi antisismici. Le linee guida sono riservate agli edifici di civile abitazione non tutelati.

Il Rischio Sismico è la misura matematica/ingegneristica per valutare il danno atteso a seguito di un possibile evento sismico e dipende da un’interazione di fattori messi in relazione: • pericolosità (zone sismiche) • vulnerabilità (capacità degli edifici) • esposizione (contesti)

la Classe di Rischio, espressa con una lettera da A+ a G tra le 8 classi previste dalle Linee Guida.

Le linee guida prevedono 2 metodi di diagnosi, uno semplificato e uno avanzato. Con il metodo avanzato di classificazione il tecnico incaricato deve definire la classe sismica ed effettuare una valutazione sulla sicurezza dell’edificio.

Il metodo semplificato legato ad una valutazione qualitativa della costruzione è un metodo alternativo a quello analitico che può essere utilizzato come valutazione preliminare della Classe di Rischio ma solo per costruzioni in muratura e relativamente a indagini e interventi di tipo locale.

Il metodo semplificato è basato su meccanismi rapidi, ispirati ai rilievi effettuati dalla Protezione civile negli scenari di emergenza. L’idea di questo metodo è creare una procedura semplice, meno costosa, per stimolare i cittadini a mettere in sicurezza le abitazioni con piccoli interventi (catene per sostenere gli edifici in muratura o ristrutturazione del tetto).

•Il metodo semplificato è un metodo qualitativo e speditivo che si basa sulla determinazione del PAM a sua volta basato sulla classe di vulnerabilità della struttura e sulla zona sismica. •Le classi di vulnerabilità della struttura sono definite dalla Scala Macrosismica Europea EMS

Il Valore più probabile Valori più probabili Valori meno probabili

•Si individua la tipologia strutturale che meglio descrive la costruzione e la relativa classe di vulnerabilità media. •Si considerano eventuali fattori (es. elevato degrado, scarsa qualità costruttiva, peculiarità che possono innescare meccanismi di collasso) che determinano un peggioramento della classe di vulnerabilità media di partenza

Le Linee Guida forniscono una tabella di riferimento.

•La classe di vulnerabilità in relazione alla pericolosità del sito (zona sismica secondo OPCM 3274) ove è localizzato l’edificio definisce la classe di rischio.

Definita la Classe di Rischio di una costruzione in muratura è possibile valutarne gli eventuali interventi di miglioramento e di mitigazione del rischio, ma l'applicazione del metodo semplificato pone alcune condizioni. Il passaggio è previsto solo alla Classe di Rischio immediatamente superiore e solo se l'intervento è definibile come locale. Il passaggio alla classe di rischio superiore è possibile sono se sono soddisfatte determinate condizioni riportate nella seguente tabella. L’entità degli interventi deve essere tale da non produrre sostanziali modifiche al comportamento della struttura nel suo insieme. Finalità degli interventi: - Perseguire un comportamento d’insieme «regolare» e «scatolare» - Posticipare l’attivazione di meccanismi locali e /o fuori dal piano, rispetto

all’attivazione dei meccanismi globali

Per comportamento «scatolare» si intende quello conseguito mediante il collegamento tra gli elementi murari e tra questi e gli elementi orizzontali, che elimina o per quanto possibile limita i meccanismi locali fuori dal piano (per lo più ribaltamento) degli elementi murari. Per comportamento «regolare» si intende quello che mobilita per quanto possibile contemporaneamente le resistenze nel piano degli elementi murari principali.

Il dissesto di edifici in muratura Si riportano le più comuni cause di dissesto per gli edifici in muratura •Dissesto per cedimento delle fondazioni; •Dissesto per strutture spingenti; •Dissesto per carichi verticali (schiacciamento); •Dissesto per azioni sismiche.

•Consolidamento delle murature portanti, come il riempimento di quelle a sacco con speciali malte cementizie (iniezioni malte); ripristino della tessitura della maglia muraria e riparazione di profonde lesioni (cuci-scuci); chiusura di grosse bucature che potrebbero compromettere la rigidezza dei muri; ecc.; •Incatenamenti. Inserimento di collegamenti tra le apparecchiatura murarie ricorrendo alle tradizionali catene o a sistemi tecnologicamente più avanzati come le fibre di carbonio, o mediante l'inserimento di cordoli in muratura armata, acciaio e c.a.; •sostituzione dei solai fatiscenti o interventi di rinforzo per garantire una rigidezza accettabile e un buon ancoraggio alle strutture verticali;

•sistemi e dispositivi di dissipazione come le reti in piombo ancorate all'apparecchiature muraria da annegare sotto intonaco, quadrilateri con diagonali deformabili (come controventature dissipative), telai da inserire al perimetro delle bucature delle finestre dotati di sistemi elementari di assorbimento posizionati ai 4 nodi;

•riduzione o rimozione della spinta di archi e volte e delle falde dei tetti troppo spingenti;

•rinforzo delle fondazioni nei punti in cui potrebbero cedere, sia per la natura del terreno, sia per l'indebolimento delle stesse.

Il consolidamento delle strutture di fondazione si può effettuare con interventi indiretti e diretti. Metodi indiretti: •Miglioramento delle caratteristiche meccaniche del terreno con iniezioni; •Opere di sostegno per impedire il rifluimento laterale del terreno; •Modifica della distribuzione dei carichi sulla struttura;

Consolidamento del terreno con iniezioni

Consolidamento con opere di sostegno

Modifica della distribuzione dei carichi

Metodi diretti: •Allargamento della base della fondazione; •Fondazioni su pali di grosso e medio diametro; •Fondazioni su pali di piccolo diametro (micropali).

Allargamento della base di fondazione attraverso travi in c.a.

L’allargamento della base della fondazione quando la base della fondazione esistente è insufficiente e si raggiungono tensioni elevate sul terreno. Tale intervento si realizza quando viene effettuata una sopraelevazione che comporta maggiori carichi sulla fondazione. Si realizzano due travi in c.a. affiancate alla fondazione in muratura esistente, collegate da da traversi in c.a.

Consolidamento con pali di grosso diametro

Particolare costruttivo del consolidamento

Le fondazioni su pali di medie e grosse dimensioni si realizza quando il terreno superficiale presenta caratteristiche scadenti. I pali consentono di sfruttare la resistenza degli strati di terreno più profondi. E’ una tecnica poco utilizzata poiché necessitano di macchinari di grandi dimensioni e pesanti. L’intervento può essere realizzato su una fila o su due file di pali.

Consolidamento con pali di piccolo diametro Micropali alloggiati nella muratura di fondazione

La tecnica delle fondazioni su pali di piccolo diametro (micropali) è molto diffusa. I micropali sono costituiti da un’anima metallica (diam 8-15 cm) ricoperta di cls. Per tale intervento si può realizzare un cordolo in c.a. collegato alla fondazione in muratura esistente oppure, se la muratura della fondazione è di buona qualità, i micropali possono essere trivellati direttamente nella muratura.

Per quanto riguarda le strutture di elevazione vengono trattate le seguenti tecniche: • Iniezioni di malta; • Cuci-scuci; • Intonaco armato; • Tiranti e catene orizzontali; • Cordoli di piano o di coronamento; • Perforazioni armate; • Rinforzi con materiale composito (FRP) • Cerchiature nelle aperture di murature portanti; • Telai metallici controventati;

Consolidamento muratura

Collegamenti elementi/sistema scatolare

Sistemi dissipativi

Ubicazione dei fori

L’intervento consiste nel far penetrare la miscela legante 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. Le miscele sono costituite da materiale di vario genere sempre in continuo sviluppo e pertanto la progettazione deve essere eseguita con particolare attenzione in relazione al supporto in esame. In generale devono essere anti ritiro (a ritiro compensato) e devono garantire una compatibilità chimico-fisico-meccanica con gli elementi esistenti (malta e inerti).

CAMPO DI APPLICAZIONE Appropriata in presenza di lesioni diffuse e per murature che presentano vuoti interni e buone caratteristiche meccaniche degli inerti (anche se fratturati). VANTAGGI/SVANTAGGI Intervento “passivo” che garantisce un incremento di resistenza e/o il ripristino di danneggiamenti locali senza alterare l’equilibrio né l’aspetto esteriore della muratura. Miglioramento delle caratteristiche meccaniche della muratura. EFFICACIA 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. Si ritiene comunque opportuno eseguire prove meccaniche in sito per controllare l’effettivo raggiungimento della resistenza ipotizzata in sede di progettazione. Un utile e facile confronto può essere eseguito con prove ultrasoniche (l’incremento di velocità è indice di una buona efficacia delle iniezioni)

FASI DI ESECUZIONE 1. Preparazione della parete (pulizia ed eliminazione intonaco); 2. Stuccatura delle fessure e delle lesioni (con malta con caratteristiche simili a quella

esistente) per evitare la fuoriuscita della miscela durante le operazioni di iniezione; 3. Perforazioni sub-orizzontali dall’alto verso il basso (tra i 2/3 ed i ¾ dello spessore)

nei giunti di malta (la geometria dei fori deve essere attentamente progettata in relazione al raggio di azione della miscela legante); Perforatrici a rotazione.

4. Posizionamento nelle perforazioni di iniettori (tubetti in rame, alluminio o resine sintetiche fissati con malta a presa rapida) e successivo lavaggio in modo da eliminare eventuali detriti che possano impedire l’assorbimento del materiale iniettante; saturazione della parete per evitare che parte dell’acqua della miscela iniettata (a base d calce o cemento) venga assorbita dalla muratura;

5. Iniezione della miscela: per pressione, per gravità, per depressione (miscele molto fluide o resine sintetiche;

6. Rimozione degli iniettori e chiusura dei fori.

Realizzazione dei fori e posizionamento dei tubetti di rabbocco

Tipologie di iniezioni: a) In pressione; b) per gravità per murature particolarmente degradate; c) in depressione

Le miscele più usate sono miscele inorganiche additivate (a base di cemento e a base di calce) e miscele a base di resine sintetiche (resine organiche o miscele reoplastiche)

CAMPO DI APPLICAZIONE Appropriata per le murature in stato di degrado particolarmente avanzato (in presenza di quadri fessurativi complessi ed estesi) e nei casi in cui sia necessario un notevole incremento di resistenza. L’intervento consiste nel realizzare in aderenza alla superficie muraria delle lastre di materiale a base cementizia armate con una rete metallica, o di altro materiale ad alta resistenza, e rese solidali alla muratura (attraverso tiranti passanti in acciaio con un numero di almeno 5 per ogni metro quadrato di parete). Affinchè il consolidamento sia efficace è fondamentale che le lastre in calcestruzzo siano presenti su entrambi i lati della parete e che siano rese solidali dalla presenza di connettori trasversali.

VANTAGGI Questo intervento consente di migliorare le caratteristiche meccaniche della parete in termini sia di resistenza che di rigidezza (sul piano e fuori piano). Facilità e basso costo di esecuzione. SVANTAGGI Tale tecnica è efficace solo nel caso in cui l’intonaco armato sia realizzato su entrambi i paramenti murari; L’intervento presenta anche notevoli svantaggi: modifica della rigidezza e quindi della risposta sismica; aumento di massa; alterazione dell’aspetto esteriore della muratura. altera l’isolamento termico e la traspirabilità della muratura; rende più difficoltosa la realizzazione di impianti; incrementa il peso della parete; le parti metalliche se non protette sono soggette a corrosione. EFFICACIA L’efficacia dell’intervento è strettamente legata alla capacità dei connettori trasversali di trasmettere/ripartire le azioni. Sconsigliata l’applicazione ad una sola faccia della parete. L’ordinanza valuta l’efficacia di questa tipologia di intervento con un fattore variabile tra 1.5 e 2.5 sia per le caratteristiche di resistenza che per i moduli elastici.

Posizionamento delle armature (rete elettrosaldata e connettori trasversali)

FASI DI ESECUZIONE A. Preparazione della parete (pulizia ed eliminazione intonaco); Stuccatura delle

fessure e delle lesioni; iniezioni di malta; saturazione del muro per evitare che l’acqua necessaria al consolidamento venga assorbita dalla muratura.

B. Perforazioni per alloggiamento connettori; 4 fori ogni metro quadro, uniformemente distribuiti sulla parete; equidistanti ed a file sfalsate.

C. Connettori (barre ad aderenza migliorata 4-8 mm) e fissaggio con iniezioni di malta

D. Posizionamento delle reti metalliche (rete elettrosaldata 10x10 o 15x15) ad una distanza di circa 2 cm dalla parete e fissaggio ai connettori trasversali con filo di ferro

E. Getto di 3-5 cm per spruzzatura.

E’ importante curare l’adeguata sovrapposizione della rete in modo da garantire la continuità dell’armatura in verticale ed in orizzontale. Se possibile utilizzare reti e collegamenti in acciaio inossidabile. L’intervento è efficace se le armature dell’intonaco armato sono collegate con le altri parti della struttura (cordoli, pareti ortogonali, fondazioni, ecc.) evitando la rotazione della parete.

Ancoraggio delle armature nei muri ortogonali Particolare costruttivo del rinforzo con intonaco armato

Il consolidamento con la paretina da un solo lato rischia di rendere l’intervento del tutto inefficace. Poiché l’intervento con intonaco armato modifica notevolmente la distribuzione delle rigidezze della struttura deve essere applicato in modo più uniforme possibile in pianta. Applicazioni del consolidamento in zone concentrate della struttura può innescare effetti torsionali pericolosi.

Il “pacchetto” tradizionale rete metallica + malta cementizia (rigida e chimicamente dannosa per le murature storiche) può essere sostituito da un sistema composto da reti preformate in GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) abbinate a malte duttili completamente esenti da cemento, prodotte con calce idraulica naturale NHL. In questo modo, il problema della corrosione delle armature viene completamente eliminato ed è possibile ridurre lo spessore dello strato d’intonaco, contenendo quindi le masse e i pesi agenti sulla struttura. Attraverso l’uso di questi materiali e di opportuni accorgimenti per l’ancoraggio (ad esempio: fori non passanti ed effettuati nei giunti di malta) il sistema risulta non invasivo, compatibile con i materiali originari e reversibile.

Vantaggi:

- Elevate resistenza chimica (ambienti aggressivi)

- Elevate prestazioni meccaniche

- Elevata resistenza termica

- Leggerezza nel trasporto

- Semplicità di installazione

- Elevate proprietà dielettriche e amagnetiche (no gabbia di Faraday)

- Elevata resistenza ai raggi ulravioletti (applicazioni esterne)

- Compatibilità con materiali da costruzioni

- Buona aderenza con il calcestruzzo

- Limitato spessore

- Facilità di modellazione su superfici curve (volte, archi, ecc..)

Le fioccature sono “connessioni

strutturali” costituite da corde in fibre

di carbonio, vetro e acciaio

unidirezionali, contenute all’interno di

una garza che ne dà una forma di

corda.

Questo intervento consiste nella Cucitura armata Attiva della Muratura (CAM). Consiste, infatti, in un “impacchettamento” 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. Questo intervento è considerato dall’Allegato 11.E dell’OPCM 3431 (sistemi di tirantature diffuse nelle tre direzioni ortogonali).

CAMPO DI APPLICAZIONE Prevenzione della disgregazione della tessitura muraria. Può essere applicato in caso di necessità di rinforzi diffusi. Adatto ad interventi di messa in sicurezza temporanea per la sua celerità di applicazione VANTAGGI/SVANTAGGI Incremento di resistenza e duttilità, in modo analogo all’intervento con intonaco armato. Differentemente da quest’ultimo, però, non ne presenta le controindicazioni: comporta, infatti, una variazione di massa trascurabile, presenta interazioni minime con gli impianti e permette una regolare evaporazione dell’acqua di risalita capillare. Incremento di capacità nei confronti del collasso per schiacciamento grazie all’azione benefica delle forze di coazione. Per adeguamenti definitivi deve essere integrato con altri interventi. EFFICACIA L’ordinanza non valuta l’efficacia di questa tipologia di intervento che, in accordo a quanto riportato in precedenza, può essere assimilata all’intervento con intonaco armato. FASI DI ESECUZIONE 1. Preparazione degli elementi da rinforzare, attraverso rimozione dell’intonaco e stuccatura di eventuali lesioni; 2. Tracciamento del percorso dei nastri e esecuzione dei fori; 3. Allettamento dei fori e delle zone di angolo; 4. Posizionamento dei nastri pretesi e chiusura/sigillatura.

Rimozione delle lesioni attraverso cuci-scuci

L’intervento consiste nel ripristinare zone limitate di murature lesionate o degradate attraverso la rimozione degli elementi (lapidei o laterizi) degradati e la realizzazione di una nuova tessitura muraria con elementi sani senza interrompere la funzione statica della muratura nel corso dell’applicazione. Gli elementi sani devono avere caratteristiche simili a quelli originali sia geometriche (forma e dimensione) che meccaniche. È necessario l’utilizzo di malte a ritiro nullo o leggermente espansive. L’intervento deve seguire ad un’analisi del dissesto e deve essere accompagnato ad altri interventi che ne eliminino le cause.

FASI DI ESECUZIONE 1. Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario; 2. Puntellamento della parete muraria; 3. Rimozione della parte danneggiata; 4. Preparazione delle superfici e dei mattoni; 5. Ricucitura della muratura; 6. Risarcitura dei giunti degradati.

Modellazione della parete con e senza cuci-scuci

Schematizzazione della parete da analizzare

CAMPO DI APPLICAZIONE Appropriata nel caso di collegamenti inadeguati delle murature ortogonali e di vincoli non efficaci tra pareti e solai, per assorbire spinte non contrastate e prevenire collassi fuori dal piano (ribaltamenti). VANTAGGI/SVANTAGGI Miglioramento dello schema strutturale attraverso un funzionamento monolitico del complesso edilizio. Riduzione delle spinte orizzontali trasmesse alle murature verticali da strutture spingenti. Maggiore duttilità.

EFFICACIA In relazione allo stato di presollecitazione ed alla piastra di appoggio. Determinante è la capacità dell’elemento di contrasto a trasferire l’azione del tirante alla muratura senza generare stati tensionali insostenibili. Non sono consigliate lunghezze maggiori di 20m cui corrispondono maggiori deformazioni e quindi una ridotta efficacia dell’azione di contenimento. FASI DI ESECUZIONE 1. Preparazione delle pareti; 2. Foratura delle pareti e/o dei solai; 3. Scasso nelle murature per inserimento delle piastre di ancoraggio; 4. Eventuale miglioramento delle caratteristiche meccaniche delle zone di ancoraggio; 5. Inserimento dei tiranti; 6. Messa in tensione dei tiranti; 7. Chiusura della zona di ancoraggio.

L’intervento consiste nell’inserimento di elementi metallici ancorati alle murature al fine di garantire un comportamento monolitico del complesso edilizio. Qualora possibile è opportuno pretendere i tiranti così da recuperare eventuali spostamenti dovuti a dissesti in atto. I tiranti possono essere disposti all’interno o all’esterno delle murature. Se applicato all’intero organismo è analogo alla cerchiatura.

La disposizione dei tiranti in corrispondenza del tetto consentono di migliorare l’esito della verifica per il ribaltamento semplice e la flessione orizzontale. Non forniscono alcun miglioramento al meccanismo a flessione verticale. Se si vuole migliorare ulteriormente il comportamento della struttura occorre collocare i tiranti anche in corrispondenza del solaio al primo piano f.t..

Partendo da un edificio con resistenza sismica nulla ed applicando tiranti in corrispondenza del solaio al primo impalcato e del tetto, si ottiene un edificio adeguato alle esigenze di normativa (solo per quanto riguarda l’analisi dei meccanismi locali).

Le catene possono essere: • esterne, oppure alloggiate entro scanalature di qualche centimetro di profondità o, raramente, entro fori praticati con la carotatrice. • attive, passive, aderenti o non aderenti. Le catene attive con debole pretensione e non aderenti limitano la fessurazione e rendono l’intervento quasi reversibile ma devono essere protette dalla corrosione. • tesate con martinetto o con sistemi a vite.

Il tirante può essere realizzato con una barra di armatura, con dei piatti a sezione rettangolare o con dei trefoli in acciaio armonico.

Questo intervento consiste nella realizzazione di un elemento strutturale con funzione di cordolo. Può essere inserito sia a livello di piano sia in sommità. I cordoli possono essere realizzati: in muratura armata con acciaio, in muratura armata con FRP, in acciaio, in cemento armato.

Indicazioni in merito sono riportate al punto C.8A.5. CRITERI PER GLI INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DI EDIFICI IN MURATURA della Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 - Istruzioni per l’applicazione delle »Nuove norme tecniche per le costruzioni« di cui al D.M. 14 gennaio 2008: «Cordoli in sommità alla muratura possono costituire una soluzione efficace per collegare le pareti, in una zona dove la muratura è meno coesa a causa del limitato livello di compressione, e per migliorare l’interazione con la copertura; va invece evitata l’esecuzione di cordolature ai livelli intermedi, eseguite nello spessore della parete (specie se di muratura in pietrame), dati gli effetti negativi che le aperture in breccia producono nella distribuzione delle sollecitazioni sui paramenti [...].»

CAMPO DI APPLICAZIONE Mancanza di collegamenti efficaci tra le pareti e/o tra le pareti e gli orizzontamenti di piano/coperture. VANTAGGI/SVANTAGGI Favorisce il comportamento scatolare realizzando un collegamento continuo tra gli elementi strutturali (pareti, pareti-solai, pareti-coperture). Se applicato in sommità limita la vulnerabilità delle pareti per le azioni fuori dal piano. Nella pratica quando sono strati adottati cordoli in c.a. in sommità insieme a coperture in latero-cemento si sono verificati collassi fuori dal piano delle parti sommatali delle pareti murarie. Tale comportamento è dovuto al forte incremento di rigidezza che da una parte richiama una maggiore forza sismica ed all’aumento di differenza di rigidezza tra copertura e parete. EFFICACIA Il miglioramento del comportamento scatolare è difficilmente quantificabile a livello numerico. 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 1. Puntellatura del solaio o della copertura; 2. Nel caso di inserimento a livello di solaio, scasso nella muratura esistente; 3. Esecuzione del cordolo e collegamento con le strutture esistenti.

Particolare del cordolo in c.a. ricavato nella muratura

Per molto tempo il cordolo in c.a. è stato quello più utilizzato. Oggi viene sconsigliato dalla normativa. Per migliorare la connessione tra muratura e cordolo vengono realizzati degli elementi a coda di rondine in c.a. Le cordolature di interpiano ricavate nello spessore del muro sono da evitare.

Particolare costruttivo di collegamento tetto-cordolo-muratura

Molto più consigliato è il cordolo in sommità dell’edificio, favorito dalla necessità di ristrutturazione del tetto. Collegamento del cordolo in c.a. alla muratura attraverso perforazioni armate.

Configurazioni di cordoli in acciaio

I cordoli in acciaio rappresentano una valida soluzione ed offrono innumerevoli vantaggi rispetto ad altri realizzati con altre tecniche. Tra le tipologie più utilizzate quella costituita da due angolari collegati da elementi piatti che formano una struttura reticolare e quella costituita da due profili a C disposti sui due paramenti e collegati da connettori trasversali. A differenza dei cordoli in c.a. quelli in acciaio sono molto più leggeri ed hanno una rigidezza molto più vicina a quella dei muri e quindi meno soggetti allo scorrimento tra cordolo e muratura. Sono poco invasivi e reversibili.

Particolare costruttivo del cordolo in acciaio collegato con la muratura ed il solaio

I cordoli in acciaio si prestano particolarmente bene per il collegamento con le travi dei solai e dei tetti.

Alla luce delle nuove tecnologie oggi a disposizione, l’impiego di cordolature di tipo “tradizionale” è sconsigliabile, in quanto sia l’apporto di massa sismica in sommità, sia rigidezze non compatibili con elementi murari e legno possono peggiorare i comportamenti e le risposte dell’organismo strutturale, sia in campo elastico che plastico. Pertanto, per evitare meccanismi di ribaltamento fuori dal piano dei maschi murari, l’orientamento è quello di preferire interventi in materiale composito per restauri strutturali da eseguirsi su edifici di culto o beni classificati storici ed architettonici, probabilmente per il fatto che l’intervento viene classificato “reversibile” soprattutto dalle Soprintendenze. La cordolatura di piano può eseguirsi impiegando tessuti unidirezionali in fibra di carbonio, in fibra di vetro o tessuti in fibra di basalto.

Disposizione FRP per il meccanismo di

ribaltamento semplice

Incremento del grado di connessione tra pareti ortogonali

CAMPO DI APPLICAZIONE Appropriata nel caso di elementi non connessi, quali zone di angolo, ammorsamento murature ortogonali, ricongiungimento parti lesionate. La tecnica di consolidamento con perforazioni armate consiste nel collocare all’interno della muratura barre di armatura ad aderenza migliorata del diametro variabile tra 10 e 16 mm, sigillate da miscele leganti simili a quelle delle iniezioni di malta

VANTAGGI/SVANTAGGI Incremento della resistenza di una parete nel proprio piano a compressione per cementazione e a trazione per le barre. Incremento della resistenza fuori piano (negli angoli migliorano la connessione tra pareti perpendicolari) Incremento della resistenza in alcuni punti concentrati (es. attacco tiranti). Ancoraggio di eventuali cordoli alla muratura. EFFICACIA Questa tipologia di intervento può essere assimilata all’intervento con iniezioni.

Realizzazione dei fori per l'alloggiamento delle armature metalliche

FASI DI ESECUZIONE a) Realizzazione dei fori con

macchinari a rotazione con fluido di raffreddamento (in genere acqua). I fori (di 3-5 cm) vengono realizzati inclinati alternativamente verso il basso e verso l’alto (a 5-10 gradi sull’orizzontale) con varie direzioni in pianta e con interasse tra le barre di circa 5 cm;

b) Pulitura dei fori dai detriti con aria compressa;

c) Posa in opera delle barre ed esecuzione delle iniezioni. E’ importante un forte legame tra malte iniettate e muratura circostante. Distanziatori tra barre e muratura. Iniezioni per gravità o in pressione. Parte della miscela penetra nei vuoti già presenti nella muratura provocando un parziale svuotamento del foro e quindi una minore aderenza della miscela alla muratura. Per evitare ciò si possono utilizzare resine sintetiche che hanno tempi rapidi di maturazione oppure si può effettuare l’iniezione in due fasi: una prima iniezione per la sigillatura del foro, nuova perforazione, pulitura del foro, barra ed iniezione. Infine vengono collocati elementi in pietra o in mattoni alla testa del foro.

Ribaltamento con e senza perforazioni armate

A causa della lunghezza limitata delle armature (100-150 cm per lato) si può creare una discontinuità nella sezione trasformando il meccanismo di ribaltamento della parete da semplice a composto

Particolari costruttivi

Esempi di cerchiatura

Questo intervento consiste nell’inserimento di telai in c.a. o in acciaio (più utilizzate) 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 entrata in carico, e siano realizzati a perfetto contatto con la muratura esistente.

CAMPO DI APPLICAZIONE Esigenza di creare aperture nella muratura portante, è obbligatorio realizzare un telaio chiuso intorno alla stessa apertura che abbia quantomeno la stessa capacità di rigidezza e di resistenza della muratura asportata. Le cerchiature possono essere utilizzate anche quando il foro è già esistente e si vuole aumentare la resistenza nel proprio piano della parete. VANTAGGI/SVANTAGGI Limitato incremento di resistenza. Permette di sopperire alla mancanza di architravi strutturalmente efficienti. Riduzione delle dimensioni dei vani, a meno di non operare scassi nella muratura esistente. EFFICACIA Determinante per l’efficacia è il collegamento con le strutture esistenti.

Schema della cerchiatura

a) Perforazioni armate per il collegamento tra muratura e cerchiatura; b) Alloggiamento cerchiatura

FASI DI ESECUZIONE 1. Puntellamento della part di

struttura interessata. Oppure si può evitare la puntellatura realizzando prima il traverso superiore. Si scava prima per metà dello spessore del muro mettendo in opera il primo profilo del traverso e poi nella restante parte del muro si scava e si mette il secondo profilo;

2. Realizzazione del foro; 3. Realizzazione delle perforazioni

armate per rendere la cerchiatura solidale con la muratura;

4. Messa in opera e connessione del telai con le armature delle perforazioni. Il traverso superiore viene collegato con saldatura o bulloni. Poi vengono riempiti vuoti con cls additivato antirito

Le cerchiature metalliche sono costituite da più profili affiancati per incrementare la resistenza ed occupare tutto lo spessore del muro.

Particolare costruttivo del collegamento tra la cerchiatura e la trave di fondazione

Per il corretto funzionamento della cerchiatura deve essere garantita la trasmissione dei momenti resistenti dei piedritti al traverso superiore ed inferiore. Nei casi in cui la cerchiatura è a contatto con elementi di fondazione o di elevazione in c.a. è possibile non realizzare il traverso inferiore ed ancorarla attraverso tirafondi annegati in fori appositamente realizzati e resi solidali tramite l’utilizzo di ancoranti chimici. Nei casi in cui non sono presenti elementi in c.a. occorre realizzare il traverso inferiore e collegarlo con perforazioni armate.

Schematizzazione della parete con telaio metallico

Applicazione: La resistenza sismica (resistenza della muratura nel proprio piano) di una struttura in muratura può essere aumentata tramite l’utilizzo di telai metallici controventati da affiancare alla parete in muratura esistente. Possono essere collocati su un muro o su entrambi i muri della parete. Ai telai attraverso i controventi si affida solo la resistenza sismica. Vantaggi: semplicità di esecuzione; leggerezza della struttura; reversibilità dell’intervento I profili più utilizzati sono HE per ritti e traverso mentre per i controventi si usano L o cavi e la base del telaio è costituita spesso da un piatto ancorato al solaio sottostante.

Tipologie di telai metallici controventati

Particolare costruttivo della parete consolidata con telai metallici

I telai devono essere ancorati al resto della struttura (muri circostanti, fondazioni e solai). Per l’ancoraggio in fondazione è richiesta la realizzazione di una fondazione di c.a. da affiancare a quella esistente in muratura. Per gli ancoraggi nei solai è opportuno realizzare appositi elementi idonei a contrastare le azioni dei telai, per esempio, travi in c.a.

Particolare costruttivo del collegamento telaio-trave di fondazione