Particolari costruttivi di alcuni interventi di consolidamento e rinforzo di strutture

Questo contributo è il risultato di una selezione di alcuni esempi di interventi di rinforzo e consolidamento tratti dal volume "Particolari costruttivi nel consolidamento e restauro" di Massimo Mariani.

FORMAZIONE DI NUOVI VINCOLI PER LA CONSERVAZIONE DI CAPRIATE ESISTENTI COSTITUITI DA CUFFIE DI ACCIAIO E APPOGGI SCORREVOLI MUTI DIREZIONALI

L’intervento di consolidamento di capriate lignee, conservate integre (figure 1.9.9a), una volta accertata la conservazione di ogni elemento componente, è consistito nella formazione dei vincoli tra gli elementi stessi per mezzo di perni di acciaio, costituiti da barre Inox filettate inserite in fori saturati con resine epossidiche bicomponenti adatte per il legno (figura 1.9.9c).
Precedentemente erano state rimosse le orditure portanti secondarie e i travicelli entrambi sostituiti a causa dell’ammaloramento e inidoneità strutturale degli esistenti.
Gli arcarecci sono stati resi solidali alla sottostante capriata per mezzo di squadrette di acciaio.
La soletta di 5 cm di spessore, ottenuta con calcestruzzo alleggerito avente Rck ≥ 150 Kg cm-2 (resistenza caratteristica inesistente nell’attuale normativa; la più prossima da utilizzare è LC 16/18, corrispondente a Rck = 180 Kg cm-2) e g ≤ 1400 Kg m-3, è stata collegata agli arcarecci con connettori filettati di acciaio 12 mm (M12 cl. 8.8), in fori f 14 mm, fissati con resine epossidiche bicomponenti.

Fig. 1.9.9a - Consolidamento di una copertura a capriate lignee. Pianta e rappresentazione degli elementi componenti

Le figure 1.9.9c 1.9.9g mostrano il sistema di appoggio scorrevole bidimensionale sul piano orizzontale resosi necessario per diminuire le sollecitazioni sulla parete esterna, priva di contrasto, che avrebbe subito il martellamento trasferito su di essa dalle capriate stesse, generato dalla massa della parte di edificio adiacente.
 

Fig. 1.9.9c - Nuova copertura. Sezione X-X (vedi fig. 1.9.9a)

Fig. 1.9.9g - Ideazione del sistema di appoggio scorrevole di cui alle figure precedenti.

Il sistema è stato composto da una piastra di appoggio vincolata alla muratura portante con tirafondi realizzati con perforazioni armate da barre filettate (in questo caso 4 f 14 mm - M14 cl. 8.8, in fori 16 mm) e fissate con resine epossidiche bicomponenti a media densità e con tempo di maturazione totale non superiore a 10 minuti (figura 1.9.9d).

Fig. 1.9.9d - Particolare costruttivo del colmo delle nuove capriate lignee

L’apparecchio elastomerico d’appoggio è stato reso solidale alla capriata così da consentire un suo libero movimento all’interno della bordatura della piastra di base. Un bordo perimetrale garantisce il contenimento dei movimenti dell’apparecchio all’interno della piastra stessa. Quest’ultima è rivestita al suo interno con una lamina d’acciaio Inox lucidata, mentre sulla superficie inferiore dell’apparecchio elastomerico è stato fissato teflon-PTFE. I rapporti tra i due materiali (acciaio e PTFE) sono governati dalla norma specifica EN 1337-2. Il coefficiente d’attrito tra di essi è inferiore al 3%. Il perno d’acciaio è saldato su una piastra d’acciaio anch’essa avvolta per vulcanizzazione da neoprene armato con due strati di lamierino di spessore 2 mm, aventi funzione di staffatura per il contenimento delle deformazioni laterali sotto il carico delle capriate.
Infine il perno è stato inserito all’estremità di appoggio della capriata contenuta in una cuffia d’acciaio solidale ai travicelli (figura 1.9.9h).
La separazione tra la muratura della parete d’appoggio e il tetto è avvenuta tramite un giunto, anch’esso scorrevole, realizzato con una tavella di laterizio “di sacrificio” che all’atto dello scuotimento tellurico potrà essere frantumata e poi stuccata o sostituita successivamente all’evento. Gli zampini di gronda, quindi, non poggiano sulle murature portanti, in quanto progettati e posti in opera a sbalzo.


Fig. 1.9.9h - Ideazione del sistema di appoggio scorrevole (sistema Massimo Mariani) 

RINFORZO DI UN SOLAIO IN LEGNO CON TRAVI, FUNI E TENDITORI

Il solaio oggetto dell'intervento, facente parte di un edificio monumentale, presentava una singolarità strutturale: era portato per metà da travi di legno, travicelli e pianelle e per metà da travi d’acciaio profilato e laterizio, nella tipicità costruttiva dell'inizio del secolo scorso (figura 1.4.7a).

È sembrato possibile che quest’ultima parte, la più recente, fosse stata costruita in sostituzione alle membrature di legno precedenti, ormai inefficaci.
Lo stato delle strutture, evidenziato dopo la demolizione del controsoffitto presente, giustificava le deformazioni del solaio visibili sulla superficie di calpestio del solaio sovrastante.
Ad una prima verifica risultò evidente l’insufficienza delle sezioni degli elementi portanti, sia di legno che di ferro, poi avvalorata dai calcoli per le verifiche statiche antecedenti al progetto.

La scelta dell’intervento è ricaduta su tecniche da eseguire all'intradosso del solaio, onde evitare la rimozione delle strutture dei pavimenti esistenti, anche in ragione del rispetto che si è dovuto all'immobile vincolato ai sensi della legge 1089/39 e avendo avuto la possibilità di approfittare della presenza di un controsoffitto da demolire e ricostruire perché pesante, che ha consentito di lavorare in uno spessore utile per l’apposizione di elementi di rinforzo senza modificare preesistenti geometrie dell’ambiente sottostante.

Le opere eseguite hanno avuto la prerogativa della possibile rimozione e della sostituibilità di ogni loro parte.

Le tipologie di intervento di rinforzo adottate sono state le seguenti (figura 1.4.7a):
- consolidamento della parte di solaio avente struttura di legno (A);
- consolidamento della parte di solaio avente struttura di acciaio e laterizio (B).

Figura 1.4.7a - Consolidamento di un solaio in legno con intervento dall’intradosso, senza alcuna modifica della struttura esistente. Pianta.

Per la prima tipologia di intervento (A), sul solaio in legno sono state poste in opera travi profilate di acciaio parallele a quelle lignee esistenti, sistemate sotto i travetti, tra una trave portante e l’altra. Ciò ha permesso di sostenere, senza alcuna sostituzione, l'orditura secondaria palesemente deformata e, al contempo, quella primaria, con l'ausilio di funi e piatti di acciaio (figure 1.4.7b e 1.4.7d).

Figura 1.4.7b - Inserimento di profilati in acciaio sotto i travetti in legno (orditura secondaria) e sostegno dell'orditura primaria con funi di acciaio. Sezione.

Figura 1.4.7d - Inserimento di profilati in acciaio sotto i travetti in legno (orditura secondaria) e sostegno dell'orditura primaria con funi d'acciaio. Particolare.

La necessità di ricorrere alle funi di acciaio, collegate con morsetti ad attrito e tenditori, è derivata dall'impossibilità di esercitare una sollecitazione dal basso sul solaio con puntelli regolabili con viti, a causa della presenza di volte affrescate costituenti l’orizzontamento del livello sottostante.
I tenditori, attraverso il loro serraggio, hanno permesso, quindi, di porre in immediata condizione di lavoro per contrasto le travi d’acciaio di rinforzo, tanto da sgravare quelle di legno esistenti.
Per l'ultima fase è stato eseguito l'inserimento, tramite battitura, di cunei d'acciaio tra le ali superiori dei profilati e ogni travicello. I cunei sono stati fissati alla trave d'acciaio con piccoli punti di saldatura, in modo da garantire la stabilità della loro posizione nel tempo.

Le funi d'acciaio sono state ancorate sull'anima dei profilati e le piastre sono state fissate con viti al di sotto delle travi portanti.
Per evitare che le funi potessero essere sottoposte ad azioni taglianti in corrispondenza degli spigoli vivi della piastra e dell'anima della trave d'acciaio, è stato previsto di proteggerle e contenerle con tubi, anch'essi d'acciaio.

Anche per la tipologia di intervento (B) si è fatto ricorso alle travi profilate d'acciaio che hanno composto un'orditura doppia: quella portante appoggiata sulle murature (trave "Y") e quella trasversale (trave "X") di ripartizione e collegamento delle travi d’acciaio esistenti .

Tutti gli elementi che hanno fatto parte dell'intervento sono stati saldati. All'occorrenza, per motivi di difficoltà nella loro movimentazione, i pezzi sono stati trasportati per parti da assemblare e saldare sul posto. 

Le saldature, in particolare quelle testa-testa, sono state eseguite con cordone continuo e a completa saturazione delle gole ottenute con taglio a 45°.
Il controsoffitto è stato ricostruito ricorrendo al cartongesso, appendendolo alle nuove travi di rinforzo.

Ogni apertura nelle murature portanti per l'inserimento delle travi e per il loro appoggio è stata di profondità non inferiore a 35 cm ed è stata eseguita da maestranze specializzate nel restauro e nel consolidamento strutturale, così da evitare inutili e dannose asportazioni di parti murarie.

Particolare attenzione è stata riservata alla costruzione degli appoggi delle nuove travi nelle murature, alle saldature di qualsiasi elemento d'acciaio, alla tesatura dei tenditori e al posizionamento dei cunei a contrasto.

L'efficacia del risultato è direttamente collegata allo stato di sollecitazione interna al sistema strutturale finale che permette di ottenere un’immediata estraneazione delle parti strutturali non più staticamente idonee e di evitare ulteriori deformazioni del solaio prima di usufruire del beneficio prodotto dalle nuove strutture di rinforzo.

NELL'ARTICOLO COMPLETO IN PDF

  • RINFORZO DI TRAVI PRINCIPALI DI SOLAI IN LEGNO DALL'INTRADOSSO CON INSERIMENTO DI PROFILATI PIATTI

 

  • CONSOLIDAMENTO VERTICALE E ORIZZONTALE DI UNA PARTE DI EDIFICIO CON FASCE COSTITUITE DA PROFILI PIATTI, ANCORATE ALLE MURATURE

 

  • SOSTITUZIONE DI UNA SEMICAPRIATA CON UNA STRUTTURA DI ACCIAIO COSTITUITA DA PROFILATI PIATTI

 


IL LIBRO

Particolari costruttivi nel consolidamento e restauro

Roma, Dei, Tipografia del Genio Civile, 2014.

Questo libro non contiene modellazioni ed elaborazioni fisico-matematiche, come invece è avvenuto nelle mie precedenti pubblicazioni, perché con l’esperienza accompagnata alla tristezza del susseguirsi costante di emanazioni e rettifiche di normative progressivamente sempre più fondate sul calcolo progettuale (e non sulla verifica) di qualsiasi sistema strutturale, ho raggiunto, già da tempo, la convinzione che sia ora di diffondere prima di tutto la pratica colta del “saper leggere” le strutture, interpretarne necessità e patologie per ricorrere alle più idonee tecniche di intervento, nel peculiare rispetto dell’esistenza del bene su cui si opera. ....

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L'AUTORE

massimo_mariani_cni_1.jpgMassimo Mariani
Ingegnere e Architetto, Consigliere del Consiglio Nazionale degli Ingegneri con delega alla Cultura, componente del Consiglio Direttivo della Scuola Superiore di Formazione Professionale per l’Ingegneria, già docente di “Geotecnica e Geologia Applicata alle Opere di Ingegneria” all’Università degli Studi di Perugia e nei Master di II livello sul Recupero degli edifici dissestati.
Presidente ECCE - European Council of Civil Engineers, è autore di importanti trattati e di articoli su riviste nazionali e internazionali sul Consolidamento e Restauro.
Riconosciuto tra i maggiori esperti del settore in Italia e all’estero, le sue opere monografiche sono: Consolidamento delle strutture lignee con l’acciaio, Roma, DEI - Tipografia del Genio Civile, 2004; Trattato sul consolidamento e restauro degli edifici in muratura, Roma, Dei, Tipografia del Genio Civile, 2006; Il restauro della chiesa di Sant’Ercolano 1999-2006, Perugia, Volumnia Editrice, 2007; Trattato sul consolidamento e restauro degli edifici in muratura, Roma, Dei - Tipografia del Genio Civile, 2012 (nuova edizione); Particolari costruttivi nel Consolidamento e Restauro, Dei - Tipografia del Genio Civile, 2014; ha curato la pubblicazione, cui ha anche contribuito, "Sisma 2012 - Dall'evento alla gestione tecnica dell'emergenza" Pendragon, 2016.
www.massimomarianistudio.com