Il consolidamento delle volte della Chiesa di San Matteo Apostolo in Nicciano con sistemi di rinforzo FRP

Interventi locali per il ripristino delle condizioni di sicurezza

Breve storia della chiesa e descrizione della struttura

La chiesa di San Matteo Apostolo di Nicciano (LU) è una costruzione in pietra di origine medievale ma trasformata diverse volte tra il sedicesimo e il diciottesimo secolo e risulta vincolata dalla Soprintendenza ai Beni Culturali ed Architettonici.

Sono del diciottesimo secolo le trasformazioni che hanno portato la costruzione all’attuale impianto e dimensioni.

La costruzione si presenta con pianta ad aula unica con due piccole cappelle laterali a mo’ di transetto con abside pentagonale ad angoli arrotondati. 

L’edificio è costituito da muri portanti che sorreggono delle volte protette da una copertura a struttura lignea immediatamente soprastante le volte stesse. Le murature sono realizzate in pietra sbozzata.

I danni causati dagli eventi sismici che hanno colpito la chiesa San Matteo Apostolo in Nicciano

L’edificio ha subito alcuni interventi in passato a seguito di eventi sismici che ne hanno danneggiato parzialmente le strutture, il più violento dei quali si abbia memoria è di inizio ‘900 durante il quale fu danneggiata la copertura che in seguito venne ricostruita con il medesimo impianto precedente. Un importante sistema di incatenamento è stato realizzato nel 2004 sia per eliminare la spinta di archi e volte sia per connettere tra loro murature ortogonali realizzando un efficace sistema scatolare.

Le più recenti attività sismiche del 2013 e in particolare la scossa del 21.06.2013 hanno portato in evidenza alcune problematiche in due delle tre volte della navata principale compreso l’arco che le separa e nella volta dell’altare sinistro del transetto tanto da rendere inagibile l’edificio e gli interventi di seguito descritti hanno permesso di rimuovere tale inagibilità.

In particolare un’approfondita campagna di rilievo ha permesso di tracciare non solo l’andamento delle fessurazioni, ma anche la profondità delle stesse rispetto allo spessore della volta. Con indagini eseguite mediante georadar dall’intradosso si è così stabilito lo spessore di ciascuna volta lungo il suo intero sviluppo e la profondità della fessura, senza dover smantellare il tetto per avervi accesso dall’estradosso.

La struttura delle volte è in muratura di pietra con spessori variabili tra i 21 e i 25 cm, con intonaco presente sia in intradosso che in estradosso per spessore di circa 2 cm.

I danni maggiormente evidenti al momento del rilievo erano:

  1. una fessura che partendo all'incirca dal colmo della seconda volta si estende fino alla terza volta e la attraversa in diagonale fino a giungere alla volta di copertura dell'altare sinistro sul transetto;
  2. fessure sugli archi tra seconda e terza volta e tra terza volta e volta sinistra del transetto.

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Figura 1 - Vista di una delle fessure presenti sulle volte

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Figura 2 - Stato fessurativo e disposizione delle fasce di rinforzo

Descrizione degli interventi di rinforzo medianti sistemi compositi FRP

Per il rinforzo delle volte si è scelto un intervento puntuale che non modificasse le masse della struttura per non alterare l’attuale equilibrio ed è quindi stato realizzato mediante sistemi compositi FRP.

Tale soluzione, che è stata applicata all’estradosso per non intaccare le decorazioni presenti all’intradosso delle volte, oltre al vantaggio della leggerezza offre anche il vantaggio della reversibilità dal momento che le fasce vengono incollate su una corsia di alloggiamento in malta appositamente realizzata con lo scopo di rendere uniforme la superficie di incollaggio.

Dopo le analisi numeriche degli archi e delle volte si è scelto di operare con tessuti unidirezionali Armoshield C-Sheet 300/240 forniti dalla Draco Italiana S.p.A. applicati in singolo strato. L’ancoraggio delle fasce alle imposte delle volte e degli archi è stato realizzato mediante barre pultruse in fibra di carbonio Armoshield BC di lunghezza pari a 1 metro munite di fiocco finale in aramide Armogrip AF per l’incollaggio sulle fasce stesse. In questo modo le tensioni che si trasferiscono dall’arco alla fibra di rinforzo vengono adeguatamente portate fino all’imposta in zona compressa.

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Figura 3 - Corsie di alloggiamento in malta

La disposizione delle fasce è stata decisa sulla base dell’andamento delle tensioni principali di trazione.

Per la realizzazione del rinforzo si è dovuto procedere con lo smontaggio della copertura sopra alle volte interessate per consentire alle squadre di applicatori di poter accedere all’estradosso. Tra le operazioni preliminari all’applicazione del rinforzo e seguenti all’accesso alle volte sono state la rimozione dei depositi accumulatisi nel tempo in estradosso, la rimozione (temporanea) del materiale di riempimento laddove presente e un’accurata pulizia della superficie estradossale. Le fessure sono poi state trattate mediante riempimento dall’estradosso con malte fluide strutturali a base calce previa la sigillatura con cotone idrofilo e creta all’intradosso, con stuccatura finale con prodotti sempre a base calce. Sia il riempimento che la copertura sono poi stati ripristinati con gli elementi originali recuperati durante lo smontaggio.

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Figura 4 - Applicazione delle fasce unidirezionali in fibra di carbonio Armoshield C-Sheet 300/240

CREDITS

Progettazione e D.L.: Ing. Marino Moretti – Ing. Alessandro Donini – Arch. Maria Lena Magnani

Progettazione dei rinforzi strutturali FRP: Ing. Marzio Sartorel

Impresa esecutrice: Restauroitalia di Camaiore (LU)

Fornitore della Tecnologia: DRACO Italiana S.p.A.

Prodotti utilizzati:

  • fasce unidirezionali in fibra di carbonio Armoshield C-Sheet 300/240;
  • primer Armoprimer 100, resina di incollaggio e impregnazione Armofix MTX;
  • barre pultruse in fibra di carbonio Armoshield BC ∅10 mm;
  • connettori Armogrip AF Ø12 mm.

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