i nStud io ingegner i associa t i s tud io associa to t ra g l i i ngegner i C laudio S i l l a to e Danie le Cangin i V . le de l la L i r i ca n°49 Ravenna te l / f ax 0544-408035 instud io@instud ioassocia t i . i t

COMMESSA: PROGETTO ESECUTIVO DI RIPARAZIONE E INTERVENTI LOCALI STRUTTURALI AGLI ELEMENTI LIGNEI DELLA COPERTURA DEL TIBURIO DELLA BASILICA DI S.VITALE IN RAVENNA

SCHEDA n°2 INTERVENTI STRUTTURALI DI TIPO LOCALIZZATO

PROGETTO ESECUTIVO DI RIPARAZIONE E INTERVENTI LOCALI STRUTTURALI AGLI ELEMENTI LIGNEI DELLA COPERTURA DEL TIBURIO

DELLA BASILICA DI S.VITALE IN RAVENNA (MONUMENTO UNESCO)

Ravenna, Novembre 2009-Giugno 2011

inStudio ingegneri associati – Viale della Lirica n°49 – Ravenna

Committente: Arcidiocesi di Ravenna Cervia

Incarico: Progettazione e direzione lavori strutturali interventi di consolidamento agli elementi lignei della copertura del tiburio.

Caratteristiche della struttura di copertura

La struttura lignea, risalente al 1787, presenta un’orditura ad “ombrello”, con raggiera in travi di abete, racchiusa da due anelli ottagonali di “catene” in travi di farnia. L’orditura secondaria è costituita da un sistema di travi disposte a forcella, ”saettoni”, di sezione minore alle precedenti, che poggiano sulle travi principali e sul perimetro murario dell’ottagono. Il manto di copertura, costituito da un assito in legno e lastre di piombo, poggia direttamente sulla struttura lignea ad “ombrello” avente la funzione di protezione della cupola vera propria.

Risultati della campagna diagnostica

Le analisi diagnostiche evidenziano sulle travi principali la presenza di lesioni longitudinali a volte più diffuse su un lato dell’elemento, e di importanza diversa a seconda degli elementi, mentre, generalmente, non appaiono rilevanti segnali di marcescenze o attacchi biologici a differenza dell’appoggio della trave di colmo n°7 che, causa probabile infiltrazione, presenta in prossimità dell’appoggio una porzione in evidente stato di degrado. Nei saettoni si riscontrano, in taluni casi lesioni longitudinali più diffuse; in corrispondenza degli appoggi sono presenti, su buona parte degli elementi, lesioni da taglio. Rispetto alle travi principali si riscontra una presenza di attacchi biologici e di lesioni più diffusa e in tre casi il l ivello di criticità appare elevato. Le travi di che costituiscono le due file di catene esterne si presentano generalmente in buono stato di conservazione, si riscontrano defezioni localizzate caratterizzate da lesioni parziali e da attacchi biologici su sei catene interne e sulla catena esterna n°22.

Tipologie di interventi di ripristino localizzato

Per quanto riguarda le gli elementi mediamente in un buono stato di conservazione gli interventi localizzati eseguiti sono caratterizzati dall’applicazione di cuffie metalliche di rinforzo in prossimità di lesioni longitudinali diffuse, tale intervento caratterizzato dalla completa reversibilità consente di contrastare i fenomeni di apertura delle lesioni esercitando localmente un effetto di cerchiatura; l’appoggio della trave n°7 è stato ricostruito attraverso la realizzazione di protesi con utilizzo di piastre metalliche. Il ripristino della testa della saetta n°4A è stato realizzato attraverso utilizzo di barre in vetroresina e resina epossidica bicomponete in seguito a rimozione della zona superficiale soggetta a degrado avanzato.Tre saette, in grave stato di degrado, sono state sostituite con elementi in legno massello sufficientemente stagionato per omogeneità con le restanti membrature lignee. Alle catene sono state abbinate esternamente piastre metalliche di ausilio poste ai lati della trave e collegate con perni filettati di acciaio. Nella catena n°22 sono state posizionate due piastre esterne e in prossimità del punto d’arrivo della trave mediana, non potendo agire dall’esterno, è stata sistemata una piastra metallica interna all’elemento.

Fase1: Risultati della campagna diagnostica: Stato di conservazione degli elementi lignei

Campagna diagnostica-Stato di conservazione travi principali Campagna diagnostica-Stato di conservazione saettoni Campagna diagnostica-Stato di conservazione catene

Fase2: Progetto degli interventi di consolidamento di tipo localizzato

Interventi di ripristino travi principali Interventi di ripristino saettoni Interventi di ripristino catene

Fase3: Esecuzione degli interventi di consolidamento di tipo localizzato

Disegni di carpenteria e realizzazione dei lavori Disegni di carpenteria e realizzazione dei lavori Disegni di carpenteria e realizzazione dei lavori

i nStud io ingegner i associa t i s tud io associa to t ra g l i i ngegner i C laudio S i l l a to e Danie le Cangin i V . le de l la L i r i ca n°49 Ravenna te l / f ax 0544-408035 instud io@instud ioassocia t i . i t

COMMESSA: PROGETTO ESECUTIVO DI RIPARAZIONE E INTERVENTI LOCALI STRUTTURALI AGLI ELEMENTI LIGNEI DELLA COPERTURA DEL TIBURIO DELLA BASILICA DI S.VITALE IN RAVENNA

SCHEDA n°2 INTERVENTI STRUTTURALI DI TIPO GENERALE

PROGETTO ESECUTIVO DI RIPARAZIONE E INTERVENTI LOCALI STRUTTURALI AGLI ELEMENTI LIGNEI DELLA COPERTURA DEL TIBURIO

DELLA BASILICA DI S.VITALE IN RAVENNA (MONUMENTO UNESCO)

Ravenna, Novembre 2009-Giugno 2011

inStudio ingegneri associati – Viale della Lirica n°49 – Ravenna

Committente: Arcidiocesi di Ravenna Cervia

Incarico: Progettazione e direzione lavori strutturali interventi di consolidamento agli elementi lignei della copertura del tiburio.

Caratteristiche della struttura e ipotesi di calcolo

La struttura lignea, risalente al 1787, presenta un’orditura ad “ombrello”, con raggiera in travi di abete, racchiusa da due anelli ottagonali di “catene” in travi di farnia. L’orditura secondaria è costituita da un sistema di travi disposte a forcella, ”saettoni”, di sezione minore alle precedenti, che poggiano sulle travi principali e sul perimetro murario dell’ottagono. Il manto di copertura, costituito da un assito in legno e lastre di piombo, poggia direttamente sulla struttura lignea ad “ombrello” avente la funzione di protezione della cupola vera propria.

Risultati delle analisi statiche sulla struttura esistente

Le analisi statiche sono state effettuate su schemi di calcolo semplificati sfruttando la condizione di simmetria che caratterizza la copertura. Tale schema statico (appoggio-carrello verticale), oltre a garantire un maggior controllo dei risultati, risulta anche a favore di sicurezza in quanto non trascura la funzione irrigidente e collaborante che alcuni elementi come saettoni e cerchiature interne offrono alle travi principali. Oltre al peso proprio degli elementi sono stati inseriti i carichi permanenti dovuti al peso del manto di copertura e alla neve. Le analisi , effettuate sotto l’ipotesi di materiale a comportamento elastico lineare, hanno evidenziato problematiche nelle travi principali. Questi elementi, sotto i carichi sopra indicati, presentano problemi a pressoflessione e di eccessiva deformabilità. Le travi, a prescindere dallo stato di conservazione, non sono in grado di sopportare il carico neve imposto dalla attuale Normativa vigente. Le verifiche effettuate sulle saette e sulle catene esterne risultano soddisfatte.

Consolidamento travi principali attraverso il sistema puntoni-tiranti

L’intervento strutturale, basandosi sui criteri di reversibilità e massima conservazione degli elementi esistenti, si pone l’obiettivo del miglioramento delle caratteristiche meccaniche dei singoli elementi senza alterarne lo schema statico complessivo. Per le sedici travi principali dell’”ombrello” si adotta una soluzione costituita dall’inserimento di un sistema di “puntoni-tiranti ” in acciaio inox esterno che svolge una funzione di supporto e di ridistribuzione delle azioni agenti su ogni trave. L’acciaio, e in particolare l’acciaio inox, consente interventi capaci di affiancare l’esistente, permettendone la lettura. Senza alcuna sostituzione e sottrazione si può intervenire con un aggiunta riconoscibile, caratterizzante e facilmente rimovibile e quindi reversibile. Questo tipo di intervento comporta una forte riduzione delle sollecitazioni flettenti sulle travi lignee dovuto alla ridistribuzione delle azioni e, di conseguenza, a un netto miglioramento dello stato deformativo (riduzione della freccia finale da 8 a 2 cm). Con questo tipo di soluzione la verifica di resistenza, di stabilità e di deformabilità dei cantonali risulta soddisfatta

Fase1: Progetto degli interventi di consolidamento di tipo localizzato

Diagramma momento flettente stato di fatto

Diagramma momento flettente stato di progetto

Stato di progetto Campagna diagnostica-Stato di conservazione saettoni Sistema tiranti in opera

Il sistema è costituito da due puntoni appoggiati all’ intradosso delle travi con piastre in acciaio, cavi tiranti in acciaio inox con “cuffie” di ancoraggio in prossimità dell’ appoggio della trave sul cornicione e piastre di ancoraggio al vertice, in prossimità del monaco. Tale soluzione, invece di agire sulla resistenza dei singoli elementi strutturali esistenti (strategia di tipo “passivo”), agisce riducendo lo stato di sollecitazione interna degli stessi (strategia di tipo “attivo”) andando a ridistribuire le azioni agli elementi metallici di sostegno. In ultimo è stata realizzata una cerchiatura perimetrale di presidio, in corrispondenza del cornicione, costituita da catena provvisionale realizzata con un tondino metallico che collega le cuffie presenti all’appoggio delle travi di falda, con lo scopo di “entrare” in esercizio solo in caso di cedimenti anomali della struttura.

Fase2: Esecuzione degli interventi di consolidamento delle travi principali attraverso soluzioni in acciaio inox di tipo attivo

Disegni di carpenteria e realizzazione dei lavori Disegni di carpenteria e realizzazione dei lavori Disegni di carpenteria e realizzazione dei lavori