Il consolidamento degli edifici storici richiede un delicato equilibrio tra miglioramento della sicurezza sismica e tutela del patrimonio architettonico. Oggi gli interventi più efficaci privilegiano soluzioni leggere, compatibili e reversibili, capaci di contrastare i cinematismi fuori piano senza alterare il comportamento originario delle murature. L'articolo analizza le principali tecniche di stabilizzazione delle facciate, il ruolo dei cordoli sommitali e dei sistemi di collegamento, illustrando anche un significativo caso applicativo presso l'Abbazia di Staffarda.

Il dualismo tra sicurezza e conservazione nell'edilizia storica

Gli edifici storici in muratura costituiscono manufatti unici sotto il profilo delle tecniche costruttive, risultando sovente refrattari a una catalogazione standardizzata entro i tradizionali criteri interpretativi applicati alle nuove costruzioni. Nel panorama del consolidamento strutturale, le istanze della sicurezza sismica e quelle della conservazione materiale della fabbrica sono state a lungo concepite come poli antitetici ed escludentisi.

È tuttavia evidente come la riduzione del rischio sismico e la salvaguardia dell'incolumità costituiscano la premessa imprescindibile per la sopravvivenza stessa della materia storica, la quale rimarrebbe altrimenti esposta al pericolo di una perdita pressoché totale in occasione di eventi sismici, pur di modesta entità.

In tal senso, l'azione del progettista deve rifuggire da due derive opposte ma ugualmente deleterie: l'astensione globale dall'intervento in nome di una conservazione dogmatica e, sul fronte opposto, l'adozione di soluzioni massive e invasive che stravolgono e sostituiscono l'originario schema strutturale del fabbricato. La convergenza verso il corretto livello di sicurezza deve pertanto compiersi attraverso la calibrazione di rinforzi su misura, fondati su una approfondita fase conoscitiva e diagnostica e governati dai principi cardine di minima invasività, reversibilità, compatibilità materica e limitazione del danno indotto.

In questo alveo metodologico, l'apertura del cantiere per il rifacimento o la riparazione delle strutture di copertura lignee non deve esaurirsi in una mera operazione di ripristino statico locale dei soli elementi inflessi, bensì configurarsi come l'occasione ottimale per attuare presidi di sommità integrati. Tali presidi devono essere finalizzati alla stabilizzazione dei paramenti verticali e all'inibizione della vulnerabilità sismica più insidiosa e ricorrente delle strutture storiche: i cinematismi fuori piano.

I cinematismi fuori piano e il ruolo aggravante dei quadri fessurativi preesistenti

La salvaguardia sismica degli organismi edilizi esistenti in muratura trova il suo fondamento primario nell'attuazione di presidi antisismici di tipo puntuale, aventi come obiettivo prioritario l'eliminazione dei fenomeni di ribaltamento fuori piano. Ai sensi del § 8.4.1 delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018), la finalità essenziale di tali lavorazioni locali risiede precisamente nella capacità di impedire l'innesco di meccanismi di collasso locale.

L'inibizione dei cinematismi fuori piano rappresenta la condizione necessaria per consentire alla compagine muraria di attivare una risposta scatolare omogenea. In assenza di una mutua e stabile connessione tra le pareti ortogonali e tra queste e gli orizzontamenti, l'organismo strutturale non è in grado di mobilitare i meccanismi di danneggiamento più duttili, i quali si sviluppano attraverso la parzializzazione e la fessurazione nel piano dei pannelli murari.

L'analisi empirica dei danni causati dagli eventi sismici recenti documenta come la maggior parte dei crolli parziali sia imputabile proprio alla cinematizzazione fuori piano dei macro-elementi, originata da inefficaci legature perimetrali o da carenze intrinseche nei nodi di ammorsamento originari. Tale vulnerabilità strutturale viene drasticamente amplificata dalla presenza di quadri fessurativi preesistenti. Le lesioni passanti, derivanti da una complessa stratificazione di traumi sismici pregressi, cedimenti differenziali delle fondazioni o alterazioni statiche storiche, agiscono come veri e propri piani di scomposizione cinematica all'interno del macro-elemento murario. In corrispondenza della fessura, la resistenza a trazione della muratura si annulla completamente, frammentando la parete in blocchi rigidi mutuamente scollegati e pronti a cinematizzarsi sotto l'azione di accelerazioni ortogonali al proprio piano.

Ne consegue che qualsiasi presidio di sommità risulterebbe parzialmente inefficace o localmente concentrato se non preceduto da un intervento sistematico di ripristino della continuità muraria. A tal fine, prima di procedere alla configurazione del vincolo perimetrale superiore, è doveroso operare efficaci cuciture strutturali dei quadri fessurativi, superando la prassi delle risarciture superficiali con sole malte colate, che offrono scarsa affidabilità sismica. Le tecniche d'elezione prevedono l'impiego di interventi di cuci-scuci localizzati, atti a ripristinare l'ingranamento dei blocchi, o l'inserimento a secco di barre elicoidali in acciaio inossidabile ad alta resistenza. Tali barre, intersecando ortogonalmente i piani di frattura, sono idonee a ripristinare l'ammorsamento e a garantire una risposta monolitica del macro-elemento murario, consentendogli di trasferire correttamente le sollecitazioni verso i presidi di legatura sommitali.

Analisi delle tipologie di vincolo in sommità del passato

Il deleterio uso del cordolo in cemento armato (c.a.) utilizzato in passato nel panorama del consolidamento degli edifici storici in muratura affonda le proprie radici nella stagione normativa successiva ai tragici eventi sismici del Friuli (1976) e dell'Irpinia (1980). In quel contesto storico, governato da un approccio prevalentemente prescrittivo e fortemente influenzato dall'ascesa tecnologica del calcestruzzo, la Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici n. 21745 del 30 luglio 1981 impose l'adozione di cordolature sommitali in c.a. quale presidio standardizzato per garantire l'effetto scatolare e la ripartizione delle azioni trasmesse dalle coperture.

Il successivo collaudo sismico sul campo, a partire dal terremoto di Umbria-Marche (1997) fino alle sequenze sismiche del Centro Italia (2016), ha drammaticamente confutato l'efficacia di tale impostazione, svelandone i severi limiti intrinseci. A causa dell'elevata rigidezza flessionale del calcestruzzo rispetto alla sottostante muratura, il cordolo sommitale tende a comportarsi come una trave inflessa poggiante esclusivamente sulle porzioni di parete a maggiore rigidezza (quali i martelli murari ortogonali o i nodi d'angolo).

Questo fenomeno altera irreversibilmente il flusso delle tensioni verticali, privando ampie porzioni della parete sommitale del carico gravitazionale stabilizzante. Un paramento murario sommitale scarico, situato in una zona strutturale già intrinsecamente poco coesa per la ridotta compressione, manifesta una vulnerabilità accentuata verso le azioni sismiche ortogonali al proprio piano, venendo espulso o ribaltato con estrema facilità.

I criteri di scelta del cordolo compatibili secondo le Direttive del patrimonio culturale

La presa d'atto delle vulnerabilità indotte dall'uso indiscriminato del calcestruzzo ha guidato una profonda revisione metodologica, formalizzata nelle "Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale tutelato" (D.P.C.M. 09/02/2011). La normativa vigente, pur non vietando in assoluto il ricorso al calcestruzzo armato, ne ammette l'impiego in sommità esclusivamente a condizioni geometriche e ponderali rigidamente vincolate: il cordolo deve presentare un'altezza strettamente limitata al fine di scongiurare eccessivi appesantimenti e irrigidimenti flessionali. Sono preferibile, in generale, l’utilizzo di soluzioni alternative maggiormente compatibili con gli edifici in muratura:

• Cordoli in carpenteria metallica (profili UPN tassellati): efficacia flessionale, contenimento delle masse e totale reversibilità. Una delle risposte tecnologiche più efficienti per il perseguimento della cerchiatura sommitale è costituita dall'installazione di profili o piatti in acciaio tassellati al perimetro murario (generalmente configurati mediante accoppiamento di profili a canale UPN). Sotto il profilo meccanico, il cordolo metallico assicura un'eccellente resistenza a trazione, necessaria per assorbire le spinte localizzate dell'orditura del tetto e per garantire il collegamento mutuo tra i paramenti ortogonali, soddisfacendo pienamente il requisito del comportamento scatolare. Sotto il profilo del restauro critico, questa soluzione risponde in modo ottimale al requisito della reversibilità totale: l'elemento può essere rimosso o sostituito senza causare alterazioni distruttive. Inoltre, l'installazione avviene interamente a secco, eliminando l'apporto nocivo di acqua di idratazione, e minimizza l'invasività dell'intervento. Un vantaggio indiscusso dell’impiego dell’acciaio è la sua flessibilità di impiego e ingombro limitato, particolarmente adatto in presenza di limitazioni geometriche o di spazio, come piani di quote vincolanti con presenza o meno di cornicioni esistenti in pietra/mattoni.
• Cordoli lignei o in legno lamellare: flessibilità e coerenza con l'orditura del tetto. Per gli edifici vincolati e l'edilizia monumentale caratterizzata da strutture di copertura originariamente lignee, l'impiego di cordolatura in legno (sia esso massiccio di essenze compatibili o lamellare) rappresenta l'intervento a minore impatto massivo e a più alta compatibilità chimico-fisica. Il legno, grazie all'eccellente rapporto tra resistenza meccanica e peso specifico, consente di realizzare la cerchiatura sommitale riducendo drasticamente le forze d'inerzia sismica rispetto a qualunque soluzione cementizia. La deformabilità flessionale del legno asseconda i micromovimenti della muratura senza generare quelle concentrazioni di sforzo tangenziale staticamente pericolose all'interfaccia di contatto. Il collegamento perimetrale viene assicurato tramite tirafondi, piastre metalliche di giunzione a scomparsa e imperniature verticali, integrando strutturalmente il cordolo con le capriate o con le travi di ripartizione della nuova copertura.
• Cordoli in muratura armata: impiego di trefoli d'acciaio o fibre in giunti di malta di calce idraulica naturale (NHL) per annullare le disomogeneità strutturali. Laddove non vi siano limiti geometrici l'esecuzione di un cordolo in muratura armata costituisce la soluzione ottimale poiché ricopia la perfetta omogeneità di rigidezza con il pannello murario sottostante, azzerando le discontinuità strutturali che sono alla base dei fenomeni di delaminazione e scollamento parziale. La tecnica prevede la ricostruzione degli ultimi 3-4 filari della cresta sommitale utilizzando elementi analoghi a quelli storici, allettati con malte strutturali a base di calce idraulica naturale NHL dalle prestazioni meccaniche calibrate.

L'armatura orizzontale viene capillarmente diffusa nei giunti di allettamento mediante l'inserimento di reti in fibra di vetro con connettori preformati o fasce in trefoli di acciaio ad altissima resistenza. Il sistema viene poi vincolato verticalmente alla muratura sottostante tramite barre elicoidali inserite a secco o barre ad aderenza migliorata inghisate con malte di calce. Tale metodologia assicura una trasmissione perfettamente uniforme dei carichi gravitazionali della copertura, evitando gli scarichi tensionali tipici dei cordoli rigidi.

È di fondamentale importanza metodologica che tale cordolatura mantenga la propria continuità geometrica lungo l'intero perimetro del sottotetto, includendo obbligatoriamente i timpani e i parapetti murari. L'interruzione della cerchiatura in corrispondenza delle porzioni triangolari sommitali lascerebbe i timpani privi di vincolo superiore, esponendoli all'innesco di cinematismi di ribaltamento fuori piano isolati durante l'azione sismica.

Presidi integrativi di legatura e realizzazione di diaframma di piano

Catene e controventi di piano

Catene metalliche e tiranti passanti restano tra i presidi più efficaci ed economici per contrastare le spinte orizzontali e impedire i cinematismi di ribaltamento fuori piano, e sono anche tra i meno invasivi. La loro installazione risponde bene al principio del restauro conservativo, che prescrive di intervenire per aggiunte e non in sostituzione delle componenti originarie della fabbrica storica: la tirantatura metallica è infatti completamente reversibile e non altera in modo permanente la muratura di supporto.

Questi presidi creano un vincolo puntuale tra paramenti murari opposti, o tra facciate e pareti di spina ortogonali, ripristinando la solidarietà strutturale e favorendo il comportamento scatolare dell'edificio. In questo modo si compensano i difetti di ammorsamento originari o il degrado delle connessioni d'angolo dovuto a traumi statici pregressi. Secondo le norme tecniche vigenti, l'inserimento di catene è un classico intervento locale che eleva la sicurezza statica e sismica agendo in modo puntuale sui singoli macroelementi instabili.

Irrigidimento a secco dei solai lignei: il diaframma di piano del sottotetto

Per ottenere una risposta scatolare globale, le forze d'inerzia sismica perpendicolari alle pareti devono trasferirsi efficacemente ai paramenti murari paralleli alla direzione del sisma — e questo dipende dalla rigidezza e dalla capacità di collegamento dei diaframmi orizzontali.

Il solaio ligneo di sottotetto può essere irrigidito a secco posando in estradosso un doppio tavolato incrociato fissato all'orditura esistente. Per garantire la continuità perimetrale senza ricorrere a scassi murari in breccia, le sollecitazioni tangenziali si trasferiscono alla muratura tramite angolari metallici chiodati al tavolato e tassellati alla parete. Si ottiene così un diaframma flessibile, capace di deformarsi in modo controllato e di migliorare la ripartizione orizzontale delle azioni sismiche, senza appesantire l'orizzontamento né aggiungere carichi gravitazionali in sommità.

Consolidamento estradossale a basso spessore di strutture voltate sottostanti mediante sistemi FRCM/CRM

Quando sotto le coperture si trovano sistemi voltati in muratura, il confinamento e l'irrigidimento richiedono materiali fortemente compatibili dal punto di vista meccanico. Le vecchie cappe in calcestruzzo armato gettate in estradosso creavano una forte disparità reologica: le tensioni si concentravano sullo strato cementizio più rigido, lasciando scarica la muratura sottostante. Ne derivavano elevate tensioni tangenziali all'interfaccia tra i materiali, con rischio di delaminazione e scollamento improvviso della cappa.

Per questo si preferiscono oggi materiali compositi a basso impatto massivo, delle famiglie FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix) e CRM (Composite Reinforced Mortar), applicati con spessori contenuti — tra 1,5 e 3 cm. Questi sistemi combinano reti in fibra di vetro, o fasce in fibra di carbonio o acciaio ad alta resistenza, con matrici inorganiche a base di malta di calce idraulica naturale (NHL). Il loro scopo non è aumentare indiscriminatamente la rigidezza flessionale, ma conferire alla volta una resistenza a trazione diffusa, capace di contrastare la formazione di cerniere cinematiche locali. La compatibilità elastica e chimico-fisica delle malte NHL garantisce una deformazione solidale con il supporto storico, ottimizza l'assorbimento degli sforzi tangenziali e riduce drasticamente le masse sismiche in sommità rispetto alle vecchie cappe cementizie.

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FAQ - RINFORZO STRUTTURALE DI EDIFICI STORICI IN MURATURA

Perché i cinematismi fuori piano rappresentano la principale vulnerabilità degli edifici storici in muratura?

I cinematismi fuori piano sono meccanismi di collasso che provocano il ribaltamento o l'espulsione delle pareti murarie sotto l'azione sismica. Essi si sviluppano quando manca un efficace collegamento tra pareti, solai e coperture, impedendo all'edificio di comportarsi come un organismo strutturale unitario. La presenza di fessure e dissesti preesistenti amplifica ulteriormente il rischio, rendendo prioritario il ripristino della continuità muraria e l'installazione di adeguati sistemi di collegamento e contenimento.

Perché oggi si tende a evitare i tradizionali cordoli in cemento armato negli edifici storici?

L'esperienza maturata nei terremoti degli ultimi decenni ha evidenziato che i cordoli in cemento armato possono risultare troppo rigidi e pesanti rispetto alle murature storiche. Questa differenza di comportamento meccanico può alterare la distribuzione delle tensioni e aumentare la vulnerabilità delle porzioni sommitali delle pareti. Per questo motivo le linee guida attuali privilegiano soluzioni più compatibili, leggere e reversibili, come cordoli metallici, lignei o in muratura armata.

Quali interventi sono più efficaci per stabilizzare le facciate e prevenire i ribaltamenti?

La soluzione più efficace consiste nell'adozione di un sistema integrato di presidi: cordoli sommitali leggeri, catene metalliche, tiranti passanti, collegamenti tra pareti ortogonali e irrigidimento dei diaframmi orizzontali. L'obiettivo non è irrigidire eccessivamente la struttura, ma garantire il comportamento scatolare dell'edificio, distribuendo correttamente le azioni sismiche e impedendo l'attivazione dei meccanismi di collasso locale.

In che modo le NTC 2018 inquadrano questi interventi di consolidamento?

Le NTC 2018 classificano l'inserimento di cordoli, catene, cuciture delle lesioni e il consolidamento di coperture e solai come "interventi di riparazione o locali", purché migliorino la sicurezza senza modificare significativamente il comportamento globale della struttura. Questo approccio consente di intervenire in modo mirato sulle vulnerabilità più critiche, semplificando le verifiche progettuali e rispettando i principi di conservazione del patrimonio storico.