Il monitoraggio strutturale degli edifici storici e monumentali

L'Italia è tra le nazioni che detengono il maggior numero di edifici storici ed artistici al mondo. Preservarlo negli anni non è solo importante, è un obbligo,  e per farlo bisogna ricorrere a soluzioni di diagnostica e prevenzione capaci di non stravolgere la loro autenticità; tra queste, un sistema innovativo, ma purtroppo ancora troppo poco diffuso, è il monitoraggio strutturale.


Il grande patrimonio storico dell'Italia e la necessità di preservarlo 

L’Italia conta un elevatissimo numero di edifici storici. In particolare, secondo il dato del Codice dei beni culturali e del paesaggio, le aree di particolare pregio, sottoposte a vincolo di tutela, coprono quasi la metà del territorio nazionale (46,9%).
Gli edifici storici sono frutto della successione di epoche e civiltà e pertanto possiedono un valore inestimabile da proteggere e salvaguardare.

Essendo strutture edificate molti anni fa, i materiali che le costituiscono sono soggetti a forte degrado che è, in alcuni casi, la causa di dissesti e di perdita di stabilità in esse. Per far fronte a questi problemi, andando a limitare i danni che si potrebbero generare, è necessario che si mantenga, quanto più possibile, intatta la loro storicità, evitando invasivi interventi che deturpino le superfici fino a far perdere il loro valore.
Purtroppo, questo molto spesso non accade, infatti, sono molteplici i casi di recupero strutturale con i quali si è andati a deturpare la struttura o addirittura si è deciso di abbatterla per sostituirla con una completamente nuova (Figura 1).

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Figura 1 – A sinistra Palazzo della Gazzetta a Bari prima della demolizione. A destra Palazzo della Gazzetta oggi

Nei manufatti storici, costruzioni nella maggior parte dei casi in muratura, una pratica, purtroppo, molto diffusa è quella di andare a ristrutturare e magari eliminare eventuali lesioni con il cemento. Il cemento oltre a danneggiare architettonicamente una struttura di valore storico è anche incompatibile con la muratura stessa. Questo infatti, avendo una resistenza meccanica quattro o cinque volte superiore sia a quella di una malta tradizionale di calce, sia a quella di mattoni, ciottoli o conci lapidei che compongono una muratura antica, crea delle discontinuità nella parete che può alterarne sensibilmente il comportamento strutturale.

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Figura 2 – Esempi di ristrutturazioni in cemento di strutture storiche in muratura

La necessità di ristrutturare un manufatto storico o, come abbiamo visto, addirittura di abbatterlo nasce dalla presenza di evidenti dissesti tra i quali i più frequenti sono lesioni e cedimenti.

La diagnostica per "ascoltare" la struttura

Quello che, però, molto spesso non si considera è la possibilità di utilizzare, prima di qualsiasi costoso e solitamente invasivo intervento, un sistema di diagnostica che sappia “ascoltare” la struttura e che dia maggiori risposte in merito alla soluzione di consolidamento migliore da utilizzare.

Tra le soluzioni di diagnostica non invasiva, in grado di dare una valutazione dello stato di salute di una struttura, una delle più innovative è sicuramente il monitoraggio strutturale.  

Il monitoraggio di strutture storiche

Nelle strutture storiche uno stato di degrado molto diffuso, come accennato precedentemente, è dato dai quadri fessurativi i quali, se studiati accuratamente, rappresentano un buon indicatore dei maccanismi di collasso che si potrebbero innescare.


PER APPROFONDIRE

Come si comportano le strutture in muratura sotto l’azione del sisma: i vari meccanismi di collasso

Quanto detto è sicuramente ben rappresentato dai manufatti storici in muratura nei quali sono sufficienti bassi stati tensionali di trazione per provocare fessurazioni locali in quanto costituiti da materiali che resistono bene ad azioni di compressione, ma ben poco ad azioni di trazione. 

I tipici quadri fessurativi delle strutture in muratura

Viene di seguito fatto un breve ed essenziale elenco delle fessure più tipiche nelle murature e dei meccanismi di collasso ai quali vengono associate.

  • Fessure verticali su colonne o setti generate da elevati carichi verticali che schiacciando l’elemento provocano uno spanciamento laterale di questo (Fig. 3).
  • Fessure ad arco causate da cedimenti di elementi portanti come architravi o fondazioni (Fig. 4).
  • Fessure inclinate a 45° simmetriche, identiche e formanti un arco immaginario causate generalmente dal cedimento di un setto murario centrale portante (Fig. 5).
  • Fessure inclinate in una stessa direzione e identiche generate da rotazioni di una porzione dell’edificio a causa del cedimento del terreno (Fig. 6).
  • Fessure a croce nelle murature causate da azioni di taglio come quelle generate da un sisma (Fig. 7).  

Schematizzazione fessure

Le fessure, in sintesi, giocano un ruolo importante per la valutazione della sicurezza strutturale e pertanto in presenza di quadri fessurativi, prima di prevedere un invasivo e costoso intervento, sarebbe buona pratica studiarle a fondo. Una soluzione in grado di fornire informazioni essenziali per la corretta interpretazione del funzionamento strutturale e quindi del fenomeno causa di dissesto, come detto in premessa, è il monitoraggio strutturale.

Scegliere il tipo di monitoraggio

A seconda delle necessità si possono avere monitoraggi statici, dinamici o ambientali.

I monitoraggi statici prevendono la misura di una grandezza variabile lentamente. Essi vengono utilizzati per la misurazione di aperture di lembi di lesioni, rotazioni di pareti, cedimenti verticali e deformazioni in tempo reale.

I monitoraggi dinamici consentono di individuare le caratteristiche vibrazionali di una struttura e quindi verificare, mediante dei sensori, solitamente accelerometri, che le vibrazioni stesse non superino i valori di soglia indicate dalle normative vigenti.

I monitoraggi ambientali molto importanti, ad esempio, in edifici storici, musei e luoghi d’arte nei quali il controllo di parametri ambientali come temperatura e umidità si rivela necessario per prevenire situazioni di degrado.

Indagini Strutturali srl prevede, per i suddetti monitoraggi, intervalli di lettura più o meno lunghi a seconda dei quali si definiscono monitoraggi periodici o monitoraggi in continua. 

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