Intervento di rinforzo al Duomo di Carpi, la cupola e le volte delle navate laterali

FIBRE NET 02/05/2016 3071
Consolidamento e rinforzo antisismico per la Cattedrale dell’Assunta, danneggiata dal sisma, con l’utilizzo dei sistemi Fibre Net: nastri in fibra di carbonio BETONTEX®-EPOXY sulle volte e la tecnica dell’intonaco armato SISTEMA RI-STRUTTURA sulla cupola.
 
Gioiello dell’architettura rinascimentale, la Cattedrale dell’Assunta fu edificata a partire dal 1514 per volontà di Alberto Pio, principe umanista e mecenate, e sotto la direzione del senese Peruzzi che si avvalse delle idee del Bramante e di Raffaello per il cantiere della Basilica di S. Pietro in Vaticano. Costruita in più riprese durante il 1600 e il 1700 (la cupola data 1768), fu oggetto di modifiche ed interventi anche nel corso dell’Ottocento. Attualmente le parti più antiche, ossia quelle cinquecentesche, hanno mantenuto integro lo stile classicheggiante voluto dal Peruzzi così come l'aggiunta seicentesca delle tre navate.
 
ANALISI DEL DANNO
Durante il terremoto del maggio 2012 il Duomo, pur mantenendo la sua integrità complessiva, ha subito una serie di danni che ne hanno causato l'inagibilità e hanno portato alla chiusura di un intero isolato del centro storico di Carpi. I danni più gravi si sono manifestati sulla facciata e sulla cupola.
La facciata ha subito uno scuotimento con un movimento verso l'esterno che ha provocato lesioni orizzontali, ben visibili, alle paraste e al timpano. La croce sommitale, pur vincolata con un cavo di acciaio alla sottostante parete, è caduta sul retro della facciata sfondando il tetto in legno e la sottostante volta in laterizio, in prossimità del portone d'ingresso. Il movimento ondulatorio ha inoltre comportato l'espulsione di parte della muratura nei due contrafforti sulla controfacciata ed il crollo dei quattro ornamenti sferici della facciata con rottura di altre due porzioni di tetto.
La cupola è risultato l'elemento più danneggiato sia in termini di pericolosità sia in termini di entità. Oggetto di un precedente consolidamento strutturale (incatenamento interno a livello di appoggio della volta interna), lo scuotimento del sisma ha provocato la rottura del punto di minor resistenza (in prossimità del finestrone posto a sud-est: crollo architrave e muro sottostante), dove sono presenti anche due lesioni a taglio a X. Si è verificata inoltre l'espulsione della muratura posta sopra la volta interna, accompagnata da una lesione verticale. Le navate laterali presentano una serie di lesioni da distacco dovute al movimento est-ovest del fabbricato, che si sono verificate in corrispondenza dell'arco di collegamento tra le volte della navata centrale e quelle laterali.
A fronte di tali danni, una campagna diagnostica strumentale e di rimodellazione della struttura ha consentito la predisposizione di un progetto di consolidamento e miglioramento sismico articolato in varie fasi riguardanti sia la cupola, sia le volte in muratura.
 
INTERVENTO SULLE VOLTE
Per quanto riguarda le volte si è scelto il sistema di rinforzo BETONTEX®-EPOXY, costituito da nastri unidirezionali in fibra di carbonio di Fibre Net, in grado di assorbire gli sforzi di trazione indotti dalle forze orizzontali che si generano in condizioni sismiche, garantendo un miglioramento nel comportamento strutturale delle volte senza comprometterne la stabilità.
I prodotti fibrorinforzati a matrice polimerica in fibre continue in carbonio (CFRP), sono materiali compositi anisotropi, che mostrano un comportamento prevalentemente elastico lineare fino al collasso. L'applicazione di questa tipologia di rinforzo ha garantito un adeguato miglioramento sismico con caratteristiche di leggerezza, elevate prestazioni meccaniche e proprietà anticorrosive. Il sistema in CFRP si è adattato perfettamente al contesto rispettando la struttura originaria dell’edificio di interesse storico e riducendo al minimo i problemi di invasività nelle murature, agevolando le operazioni di posa nei ridotti spazi di posa disponibili agli operatori e garantendo eccezionali risultati in termini di sicurezza.
Dal momento che il supporto si presentava degradato, incoerente e non planare, è stato necessario procedere con la rimozione della parte ammalorata e successiva applicazione di malta Fibre Net FB CalceCem 25 mpa per garantire un'adeguata resistenza meccanica superficiale del fondo su cui applicare i nastri in carbonio. L’impregnazione del tessuto è fase importante ai fini dell’efficacia del rinforzo dal momento che la resina che costituisce la matrice ha funzione di trasferire lo sforzo alle fibre. Tali lavorazioni, infatti, sono state affidate ad una squadra specializzata adeguatamente formata con specifici corsi di posa presso Fibre Net.
L'intervento è stato realizzato posando 750 metri lineari di nastro in carbonio unidirezionale da 300 gr/mq in fasce da 20 cm, seguendo la disposizione indicata dal progetto strutturale e secondo il ciclo di posa richiesto. In particolare, dopo l’applicazione del primer epossidico è stato steso un primo strato sottile di resina tixotropica di impregnazione. Successivamente è stato posato il rinforzo unidirezionale in carbonio avendo cura di passare l’intera superficie con "rullo antibolle" fino alla completa fuoriuscita dell'aria fra nastro e supporto di posa. Infine si è proceduto alla stesura sull’intera superficie di un secondo strato di resina impregnante. I collegamenti dei nastri alle murature sono ulteriormente garantiti dall’applicazione di connettori in fibra aramidica con anima in fibra di carbonio.
 
 
INTERVENTO SULLA CUPOLA
Il criterio base per le scelte progettuali nel rinforzo della cupola è stato quello di effettuare un intervento "diffusivo" a tutta la superficie mantenendo il principio del minimo intervento nel rispetto della storia dell’edificio, ossia conservando non solo i materiali originali ma soprattutto senza mutare il comportamento strutturale preesistente nell’obiettivo di garantire un significativo miglioramento nei confronti del comportamento sotto le azioni taglianti.
L’intervento è stato realizzato con la a tecnica dell’intonaco armato, SISTEMA RI-STRUTTURA di Fibre Net, realizzato con rete in GFRP maglia 66x66mm da posare insieme ad angolari e connettori anch’essi in GFRP. La scelta del sistema è stata effettuata tenendo presente la priorità di garantire, oltre alle necessarie prestazioni meccaniche e di resistenza, la necessaria durabilità dell’intervento al variare delle condizioni climatiche nonché della traspirabilità delle zone oggetto di intervento.
 
  
 
Il rinforzo strutturale è stato realizzato posando la rete in corrispondenza delle murature interne della cupola per una superficie totale di oltre 200 mq.
  
SCHEDA CANTIERE
OGGETTO_Intervento di rinforzo antisismico della cupola e delle volte sulle navate laterali della Cattedrale dell’Assunta
LOCALITA’_ Carpi
PROGETTISTA_Ufficio Tecnico Curia Arcivescovile Comune di Carpi
IMPRESA APPALTATRICE PRINCIPALE_C.M.B. Carpi
REALIZZAZIONE: 2015
 
MATERIALI E SISTEMI FIBRE NET
> per CONSOLIDAMENTO STRUTTURA LIGNEA - SISTEMA BETONTEX®--EPOXY
FB-RC01_Primer - Resina epossidica a bassa viscosità ed elevate capacità di penetrazione per preparazione tessuto e per impregnazione cavo
FBE-RC02_Adesivo impregnante – Resina epossidica tissotropica per impregnazione tessuti
FB-TIE50CA-HT8_Corda in fibra aramidica con anima in fibra di carbonio HT, peso 45 g/m
FB-GV42OU-HT020_Rinforzo unidirezionale in fibra di carbonio ad alto modulo, peso 400 g/mq, 240 GPa, alta tenacità, larghezza nastro 20 cm 
FB-RC30/3-600_Adesivo - Resina epossidica tissotropica per inghisaggio cavo, cartucce 600 g
 
>per CONSOLIDAMENTO CUPOLA - SISTEMA RI-STRUTTURA
rete in GFRP maglia 66x66 mm, angolari in GFRP maglia 33X66 mm e connettori in GFRP

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L'AZIENDA
Fondata nel 2001 dai fratelli Andrea e Cecilia Zampa, Fibre Net S.R.L. è un'azienda specializzata nel mercato dei materiali compositi in FRP con consolidata esperienza in diversi campi d'applicazione.
Da oltre un decennio Fibre Net S.R.L. progetta e produce sistemi innovativi in FRP per il consolidamento di murature e, più in generale, per il rinforzo strutturale nel settore dell’edilizia.
Fibre Net S.R.L. si distingue nettamente dai competitors grazie ad attività di ricerca e sviluppo, progettazione e produzione di prodotti unici nel loro genere, qualitativamente superiori alla media per materiali e tecnologie utilizzati nel corso dell'intero processo produttivo. E’ una realtà dinamica da sempre orientata all'eccellenza grazie anche alla proficua collaborazione con l'Università degli Studi di Trieste, di Perugia, di Lecce e di Catania (direttamente e attraverso spin-off universitari), ed importanti Università di riferimento a livello europeo, nonché alla consulenza di illustri esponenti del mondo accademico nazionale ed internazionale.
FibreBuild è la gamma di prodotti e di sistemi in FRP (Fiber Reinforced Polymers) per il consolidamento strutturale e la protezione sismica di murature, di volte e solai su edifici storici e moderni, in alternativa ai sistemi tradizionali in acciaio, in ottemperanza alle normative vigenti (D.M. 2008) e secondo le linee guida del MIBACT.
In aggiunta a FibreBuild altre due linee di prodotti, FibreFence e FibreRoad, caratterizzano la produzione aziendale rispettivamente nel settore delle recinzioni in materiale composito in FRP e in quello per l’armatura e il consolidamento di pavimentazioni stradali.

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