Consolidamento di strutture in muratura: perforazioni armate, intonaco armato, fasciature metalliche e rinforzo di pilastri

L’articolo analizza una serie di interventi di consolidamento delle murature portanti attraverso particolari costruttivi* dedicati a perforazioni armate, intonaco armato, fasciature metalliche e rinforzo di pilastri.

Il problema tecnico affrontato riguarda la carenza di ammorsamenti efficaci, la ridotta resistenza a taglio e la vulnerabilità dei nodi strutturali, condizioni che possono compromettere il comportamento globale dell’edificio, soprattutto in ambito sismico.

Vengono illustrati criteri di esecuzione, modalità di inserimento delle armature e configurazioni delle fasciature. Particolare attenzione è rivolta alla corretta trasmissione delle azioni e alla compatibilità dei materiali impiegati.

Il contributo è rivolto a professionisti del restauro impegnati nella progettazione di interventi di miglioramento e consolidamento di edifici in muratura, con un approccio operativo e orientato ai dettagli esecutivi.

^*Testo e tavole progettuali tratti dal NUOVO LIBRO di Massimo Mariani 
INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO E RESTAURO DEGLI EDIFICI IN MURATURA. PARTICOLARI COSTRUTTIVI,
in corso di pubblicazione su INGENIO. 
Per i paragrafi pubblicati già online LEGGI QUI

Consolidamento di una parete in muratura con perforazioni armate verticali e modifica di una capriata lignea spingente su di essa

Intervento descritto nel capitolo "Incremento della resistenza di murature portanti", paragrafo 1.2.3

La parte della copertura di un edificio religioso di pregio architettonico e storico che interessa il presente intervento è formata da n°6 capriate lignee.

Purtroppo, negli anni ‘50 fu operata una trasformazione del sistema strutturale originario delle capriate, obbligata dalla necessità di ottenere un corridoio di collegamento di due zone dell’edificio (figura 1.2.3.a e 1.2.3.b).

Per questo motivo per alcune di esse fu necessario, accorciare il puntone di falda il cui moncone fu appoggiato su una mensola costituita da profilati di acciaio NP200 che hanno avuto l’onere di sostenere il suddetto corridoio.

La modifica statica ha alterato l’assetto della struttura della copertura che prima distribuiva in maniera razionale e soprattutto compiuta le sollecitazioni di compressione ai vincoli (appoggi di semi-incastro) nelle murature portanti dell’edificio.

Da aggiungere che le capriate anche all’origine (si veda quella non modificata) non erano munite, di nodi fissi: queste trasferivano le sollecitazioni tra gli elementi componenti attraverso cerniere costituite da magistrali collegamenti ai loro vertici privi di perni di unione a garanzia di una continuità reticolare.

Il sistema prima, della trasformazione operata, funzionava perfettamente perché basato su geometrie definite e su un’efficace iperstaticità, nonostante la mancanza di unioni metalliche o chiodate ai nodi.

Purtroppo, il taglio del puntone di falda ha influenzato l’intero sistema facendo nascere sollecitazioni trasversali non previste sulla muratura portante. Dopo la modifica, le strutture della copertura hanno iniziato a spingere sulla parete di valle dell’edificio producendo sollecitazioni flettenti sulla muratura.

Le lesioni presenti sulle pareti mostravano le cuspidi verso l’esterno delle strutture e vertici verso l’interno a dimostrazione di una flessione della muratura prodotta dalle spinte delle capriate modificate. Da rilevare che lo stato di sofferenza strutturale era visibile solamente dall’ultimo livello di calpestio fino alla copertura.

Gli interventi sono stati finalizzati a creare un definitivo collegamento tra gli orizzontamenti e le murature portanti, in particolare nelle zone in cui queste ultime mostravano una vulnerabilità originaria già manifestatasi con deformazioni strutturali sulla parete perimetrale.

Le operazioni per il consolidamento strutturale del sistema si possono così sintetizzare:

• costituzione di nodi fissi nella struttura reticolare delle capriate per mezzo di piastre di acciaio S275 fissate con perforazioni, armate con barre e dadi o viti, anch’essi dello stesso tipo di acciaio;
• costituzione dei vincoli-incastri o semi-incastri delle capriate alle murature portanti con “cuffie” o avvolgimenti ottenuti con profilati di acciaio e perforazioni armate con barre filettate, dadi e rondelle di acciaio, saturate con resine epossidiche bicomponenti che hanno garantito, entro tempi brevi, aderenza efficace alla trazione assiale pura sulla barra;
• perforazioni verticali Ø80mm, con asportazione di nucleo, prive di martellamento al fondo del foro, armate con barre Ø30mm di acciaio eseguite nella muratura portante verso valle (figure 1.2.3c e 1.2.3d).

Queste perforazioni, che hanno percorso tutta l’altezza della Sala dell’ultimo livello, sono state inoltrate nella muratura sottostante il calpestio per almeno 150 cm.

Le perforazioni verticali rappresentate hanno avuto il compito di rigenerare la continuità della muratura lesionata e di conferire una ritrovata inerzia in contrapposizione alle sollecitazioni statiche e dinamiche che si manifesteranno.

Con gli interventi eseguiti, le capriate così modificate hanno assunto un assetto strutturale coerente e reagente che trasferirà ai vincoli, in particolare a quelli sulla parete esterna di valle soggetta a flessione, sollecitazioni prossime alla compressione pura.

Un'altra parte dell’intervento di consolidamento strutturale ha riguardato le opere di tirantatura, (incatenamento) tra la parete esterna e quella interna, ottenuta con barre di acciaio messe in tensione con il serraggio di dadi e capi-chiave, anch’essi di acciaio, costituiti da piastre di profilato (figure 1.2.3e, 1.2.3f e 1.2.3g).

Consolidamento strutturale di una facciata in muratura mediante l'utilizzo di intonaco armato abbinato a fasciature metalliche

Intervento descritto nel capitolo "Incremento della resistenza di murature portanti", paragrafo 1.2.4

L’intervento di consolidamento post-sismico di tipo provvisionale e parzialmente definitivo che sarà descritto è stato attuato su un edificio che mostrava una condizione di evidente sofferenza strutturale sulla facciata principale. Un po’ ovunque, su tutte le facciate indagate, erano comunque presenti segni di dinamismi del passato e di trasformazioni antropiche subiti. Lesioni e reintegrazioni murarie, come cicatrici, esprimevano l’immagine di un passato tormentato dal punto di vista sismico.

La facciata principale, che termina in sommità con il timpano del tetto, era caratterizzata da una serie di deformazioni planari (gibbosità) frontali che hanno fatto temere il suo imminente collasso. Il quadro fessurativo rilevato palesava una chiara sofferenza dovuta a tensioni di trazione prevalenti sulla sua parte corticale, generate dallo spanciamento (gibbosità) (figura 1.2.4a, 1.2.4.b, 1.2.4c e 1.2.4d) già descritto.

Il collasso temuto infatti era dovuto alla pressoflessione generata su una struttura snella nella quale l’altezza prevale fortemente sullo spessore e alle sollecitazioni laterali generate dalle volte in muratura del piano intermedio e del primo piano. Lo spanciamento frontale aveva causato anche il licenziamento della parete dai muri dell’edificio, su di essa incidenti e ortogonali. Chiare lesioni erano infatti presenti alla congiunzione tra queste strutture.

Infine, c’è da evidenziare lo specifico degrado murario diffuso su tutto l’edificio, generato dall’invecchiamento delle malte componenti e dall’intima alterazione della propria costituzione dovuta ripetersi dei sismi succedutisi nel tempo.

Riguardo alle volte del piano primo, queste sono state segnate da importanti lesioni quali testimonianze di elevata sofferenza strutturale durante il sisma. Ciò è stato causato proprio dall’allontanamento delle pareti analizzate precedentemente descritte.

In altre parole gli effetti della pressoflessione accentuati proprio sulla parete principale e sulle laterali, peraltro incrementati dalle sollecitazioni prodotte dalle volte, hanno causato lo scompenso statico di quest’ultima.

Le condizioni dell’edificio precedentemente descritte hanno imposto un deciso intervento di recupero e di rivitalizzazione di tutte le strutture portanti sia verticali che orizzontali.

Gli interventi eseguiti sono stati i seguenti:

• Iniezioni di miscela legante all’interno delle murature ormai degradate e disgregate, previa sigillatura delle connessure murarie e ottenimento della saturazione di vuoti dal basso verso l’alto della muratura, garantendo un adeguato tempo di attesa al fine di non produrre tensioni idrostatiche dannose all’interno dell’impianto murario;
• Intonaci armati interni ed esterni alle murature portanti ottenuti con malta fibrorinforzata, rete e diatoni di collegamento alle murature (figure 1.2.4b, 1.2.4c, 1.2.4d, 1.2.4e e 1.2.4f). Questi ultimi sono stati eseguiti con perforazioni all’interno delle quali sono state inserite barre filettate chiuse per mezzo del “Dispositivo Massimo Mariani” di presollecitazione delle piattine di acciaio che tengono collegato l’intonaco armato alla muratura da rinforzare. Laddove lo spessore dell’intonaco lo ha consentito, la saldatura con il “Dispositivo Massimo Mariani” è stata sostituita con dadi e rondelle serrati adeguatamente;
• Fasciature con tiranti di acciaio poste in opera alla quota degli orizzontamenti e dell’imposta degli zampini del tetto ed eseguite all’interno e all’esterno della muratura portante. Anche in questo caso le fasce d’acciaio sono state collegate tra di loro o ancorate alla parete per mezzo di perforazioni armate con barre filettate di acciaio serrate con il “ Dispositivo Massimo Mariani” (figure 1.2.4b, 1.2.4c, 1.2.4d, 1.2.4e, 1.2.4f, 1.2.4g, 1.2.4h e 1.2.4i ).

Rinforzo strutturale di pilastri in muratura con profilati di acciaio

Intervento descritto nel capitolo "Interventi su pilastri e colonne", paragrafo 1.3.1

L’intervento che si mostra ha avuto lo scopo di rinforzare i pilastri dell’edificio di cui alle figure 1.3.1a e 1.3.1b, ricorrendo a profilati ad “L” di acciaio opportunatamente collegati da calastrelli lungo tutta la verticale.

L’intervento si è reso necessario in quanto i pilastri erano soggetti a carichi ai limiti della loro resistenza.

Il consolidamento è stato finalizzato ad accrescere la capacità inerziali delle strutture, nei confronti delle azioni statiche e sismiche (figure 1.3.1c, 1.3.1d, 1.3.1e).

Scarica questo articolo in formato PDF
Nella sezione ALLEGATI è possibile scaricare tutte le TAVOLE PROGETTUALI

Leggi l'articolo successivo dedicato a interventi di rinforzo di solai in acciaio e voltine di laterizio.