Vulnerabilità degli edifici esistenti: relazione tra legno ed esistente in muratura

Il presente articolo, a carattere divulgativo, vuole fornire alcune informazioni circa l’attività di diagnosi, la normativa (dedicata principalmente al miglioramento sismico degli edifici in muratura) e circa le attività di ricerca promosse da Assolegno, Associazione Nazionale delle Industrie di Prima Lavorazione, Produttori di Legno Lamellare e CLT e Costruttori in legno in merito ai temi citati sopra.

Cenni sulla diagnostica su strutture in legno

In questa sede si precisa che la diagnostica strutturale comprende l’insieme delle tecniche di indagine rivolte alla definizione dello stato di conservazione delle strutture e delle caratteristiche costruttive che incidono sul comportamento strutturale.

Le tecniche investigative possono essere realizzate in situ, mediante analisi visive, prove e misurazioni strumentali. Alcune prove di laboratorio, in grado d’integrare la ricognizione e l’indagine sulle strutture in situ, possono aiutare a identificare con maggiore precisione le principali caratteristiche fisico-chimiche e meccaniche dei materiali in opera. 

La diagnostica strutturale prevede un rapporto di indagine secondo le indicazioni della norma UNI 11119 (e norme comunitarie correlate, in primis la UNI EN 17121).

Fig. 1 – Il camminamento al centro delle capriate di Santa Croce a Firenze, utilizzato per facilitare le attività di monitoraggio della struttura (courtesy Timber Design) 

Secondo tali norme, per ciascun elemento di legno massiccio che compone la struttura deve essere effettuata una classificazione per usi strutturali. 

Tramite la classe strutturale è poi possibile, conoscendo la specie legnosa, giungere alla determinazione del profilo resistente dell’elemento. 

Tale attività deve essere preliminare ad un approfondimento ingegneristico e alla definizione delle tecniche di riparazione.

Le tecniche di riparazione possono essere quindi suddivise in tre grandi gruppi:

• i. addizione di nuovi elementi e/o manufatti alla struttura esistente;
• ii. inclusione di nuovi elementi nella membratura e/o orditura presente al fine di migliorarne le performance;
• iii. sostituzione di elementi o parti strutturali.

Nella prima categoria possono rientrare le operazioni quali ad es.: l’addizione di nuova carpenteria metallica per una verifica delle sollecitazioni orizzontali e verticali o la posa di nuove pareti di controvento; nella seconda categoria possono rientrare ad es.: la posa di barre incollate, sistemi FRP (fibre-reinforced-polymers).

Alla sostituzione si ricorre quando non risultino tecnicamente possibili o economicamente non convenienti interventi compresi delle prime due categorie.

Riferimenti normativi circa il miglioramento sismico degli edifici esistenti attraverso l'uso del legno

In senso generale e in relazione ai criteri di intervento, vi sono aspetti sicuramente da tenere in considerazione, tra cui:

• Contenimento delle masse aggiunte (piani superiori)
• Spessore dei solai e quota delle aperture
• Accessibilità → Rivestimenti di pregio (controsoffitti e/o pavimenti di pregio)
• Reversibilità/invasività dell’intervento
• Rapidità di esecuzione e costi

Inoltre relativamente al par. 8 “Esistente” delle NTC 2018 per la prima volta all’interno si individuano delle regole al fine di poter delineare interventi di miglioramento sismico specialmente su strutture in muratura.

In questa sede si accenna che la Circolare definisce al par. 8.7.4.1. “Criteri per gli interventi di consolidamento degli edifici in muratura”, in relazione alla formazione dei diaframmi di piano definisce quanto di seguito:

“(…) Occorre notare che, mentre può non essere necessario realizzare un’elevata rigidezza, in quanto i meccanismi fuori dal piano sono caratterizzati da deformazioni ammissibili anche elevate, è invece necessario che i diaframmi abbiano una resistenza sufficiente a trasferire le azioni tra una parete e l’altra, quando la prima raggiunge la resistenza ultima a taglio”

Inoltre:

“Per gli edifici storici, nel consolidamento di solai lignei sono generalmente preferibili i diaframmi leggeri, di rigidezza non trascurabile, realizzati a secco, quali quelli ottenuti con doppio assito, con pannelli a base legno quali quelli citati nel paragrafo 11.7, lamiere di acciaio, reticolari di acciaio, reticolari con fibre o altro materiale idoneo (…)”

Per quanto concerne i criteri di intervento la norma prevede quanto di seguito:

«…è possibile conseguire contemporaneamente un rinforzo nel piano e un rinforzo flessionale, realizzando strutture composte legno-legno mediante solette lignee, che sfruttino eventualmente il tavolato esistente, rese opportunamente collaboranti con le travi tramite idonei connettori a taglio. La tecnica di rinforzo con soletta collaborante in calcestruzzo realizza ugualmente un elevato irrigidimento nel piano e un miglioramento della resistenza ai carichi verticali, ma con un maggiore incremento dei pesi...»

In relazione poi alle coperture la Circolare include inoltre la seguente dicitura:

“Per quanto riguarda le coperture, nelle costruzioni in muratura è in linea generale opportuno operare mediante il mantenimento dei tetti in legno per non incrementare le masse nella parte più alta dell'edificio, o con soluzioni più pesanti di acciaio o di calcestruzzo armato, previa verifica. Ove i tetti presentino orditure spingenti, come nel caso di puntoni inclinati o cantonali privi di elementi di ritegno, la spinta deve essere contenuta, integrando in modo opportuno lo schema strutturale. E’ inoltre opportuno intervenire sui collegamenti tra gli elementi lignei per evitare locali situazioni spingenti o di labilità”

Attività di ricerca e collaborazione con l’Università di Trento – DICAM

Nel 2016 Assolegno ha attivato un partenariato con il Dipartimento di Civile Ambientale e Meccanica dedicato al tema della riduzione della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti ottenuta attraverso l’uso di prodotti a base legno.

L’attenzione è stata quindi focalizzata sugli edifici tradizionali in muratura con orizzontamenti lignei, che rappresentano una larga percentuale del patrimonio edilizio nazionale e che necessitano di soluzioni di intervento caratterizzate da rapidità, efficacia ed una particolare attenzione nei confronti di impatto ambientale e performance energetica.

Di seguito si riporta una schematizzazione delle caratteristiche dei solai in legno potenzialmente utilizzabili in ambito delle relative tecniche di rinforzo e si rimanda al sito di Assolegno.it per ulteriori notizie in merito all’argomento.

Fig. 2 – Tecniche di rinforzo / irrigidimento – Caratteristiche (Courtesy DICAM – Università di Trento)