Vincoli scorrevoli e fissi per le orditure principali delle coperture nel consolidamento degli edifici in muratura e interventi sulle scale

Migliorare vincoli e collegamenti di scale e coperture negli edifici storici in muratura, limitando interventi invasivi sul manufatto, è il principio che accomuna i tre casi presentati. Gli interventi riguardano il rinforzo all’intradosso di una scala in pietra con fasce di acciaio, l’inserimento di appoggi scorrevoli bidirezionali Massimo Mariani (non tutelati da brevetto) nella copertura di un chiostro per limitare l’interazione tra strutture di diversa inerzia e il miglioramento dei vincoli di capriate e travi lignee senza necessità di smontaggio delle orditure principali.

L’esperienze descritte sono tratte dal nuovo libro di Massimo Mariani, in corso di pubblicazione su INGENIO. I casi applicativi sono corredati da particolari costruttivi e tavole progettuali, scaricabili gratuitamente e liberi da copyright, che documentano nel dettaglio le soluzioni adottate e costituiscono un supporto tecnico per progettisti, direttori dei lavori e professionisti del consolidamento e del restauro.

^*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.
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Rinforzo all’intradosso della rampa di una scala con profilati piatti (fasce) di acciaio

Intervento descritto nel capitolo "Interventi sulla scala", paragrafo 1.8.1

L’intervento di rinforzo di una scala di un edificio in muratura di laterizi derivato da una fabbrica di fine ‘800, è stato eseguito senza alterare il manufatto esistente, rispettando le sue caratteristiche tipologiche.

Le scale, in generale, rappresentano la testimonianza storica dell’edificio che deve essere conservata il più possibile e ancor più nel caso che si descrive in cui i gradini, interamente di pietra calcarea, sono singoli, svincolati tra di loro, posti a mensola con incastri diretti nella muratura portante in pietra (figure 1.8.1a e 1.8.1b).

In questo caso, nell’ambito dei lavori di ristrutturazione e rinforzo dell’edificio, è stato indispensabile intervenire sulle rampe per rendere unitario il comportamento dei gradini e fissare tutto il sistema costituito da pianerottoli e rampe alle pareti portanti, così da riuscire anche a coadiuvare strutturalmente questo vano per sua costituzione sempre particolarmente vulnerabile alle azioni sismiche ( figure 1.8.1c e 1.8.1d).

Il rinforzo delle rampe è stato eseguito sul loro intradosso e ottenuto con la posa in opera di profilati piatti di acciaio (fasce 100x8 mm), ancorati a ciascun gradino mediante perforazioni, armate con barre filettate e saturate con resina epossidica bicomponente a media densità, con maturazione del 70% entro 15 minuti dall’iniezione. Le barre, fissate alla muratura, sono state sottoposte a tensionamento con il “Dispositivo Massimo Mariani” (non tutelato da brevetto) e successivamente saldate al profilato piatto stesso (figure 1.8.1c e 1.8.1d).

I profilati piatti (fasce) di acciaio sono stati posti in opera sull’intradosso delle rampe, dei pianerottoli e vincolati alle murature portanti per mezzo di perforazioni, armate con barre filettate, di lunghezza pari a 3/4 dello spessore della parete perimetrale che le accoglie (figura 1.8.1e).

Intervento per limitare le influenze delle strutture massive su quelle più deboli ad esse collegate. Problema della vulnerabilità dei chiostri. “Dispositivo di vincolo scorrevole bidirezionali Massimo Mariani”

Intervento descritto nel capitolo "Interventi sulle coperture", paragrafo 1.9.1

Quando le strutture di minor resistenza inerziale sono influenzate da quelle di maggior resistenza ad esse collegate, le prime, in caso di sisma, subiscono danni dovuti soprattutto al martellamento della struttura loro attigua molto massiva.

Nel caso di figura 1.9.1a si è operato costruendo “appoggi scorrevoli bidirezionali Massimo Mariani” (non tutelati da brevetto) da porre ad uno dei vertici delle travi in legno inclinate della copertura dell’edificio di perimetro del chiostro. L’altro vincolo della trave è stato ottenuto con una “cuffia” di acciaio collegata alla muratura per mezzo di perforazioni armate.

Il sistema è stato ottenuto realizzando, sulla sommità del muro, un cordolo continuo in profilato piatto di acciaio saldato alle scatole di alloggiamento dell’appoggio scorrevole (figure 1.9.1b e 1.9.1c). All’interno della scatola è stata posta inferiormente una piastra, anch’essa di acciaio, vincolata alla muratura sottostante del chiostro attraverso tirafondi realizzati con perforazioni armate con barre filettate all’interno di fori, poi saturati con resine epossidiche bicomponenti (possibile anche con malte a base calcica di tipo M15) a media densità e con tempo di maturazione raggiunta al 70% del processo entro 15-20 minuti; mentre superiormente è stata realizzata una “cuffia” di acciaio con profilati piatti saldati solidale alla semicapriata.

La piastra di acciaio inferiore dell’appoggio scorrevole descritto è stata rivestita con una lamina di acciaio inox lucidato mentre quella superiore, solidale alla trave in legno ovvero alla struttura che trasla, è stata munita di uno strato di teflon – PTFE. Il binomio Acciaio-Teflon esprime un coefficiente di attrito inferiore a 0.03 e ciò consente un ottimo scorrimento fra le due parti.

Il movimento della struttura isolata durante l’evento sismico, per la quale si è garantita indipendenza delle murature portanti, è stato ottenuto inserendo una trave longitudinale di acciaio tubolare a sezione quadrata sulla quale sono stati vincolati i travetti del solaio (figura 1.9.1d).

Al fine di consentire il movimento e, nello stesso tempo, di non lasciare vuoti tra l’interno e all’esterno dell’edificio, tra il solaio di copertura e la muratura portante isolata sono stati inseriti elementi fragili di laterizio tra gli zampini di gronda e la muratura che potranno essere sostituiti o risanati con una semplice stuccatura successivamente alla loro eventuale rottura dovuta al sisma (Figura 1.9.1d).

Miglioramento dei vincoli delle orditure principali di una copertura in legno

Intervento descritto nel capitolo "Interventi sulle coperture", paragrafo 1.9.2

L’ intervento che si descrive è stato finalizzato ad ottenere vincoli mancanti di una capriata e di travi “spingenti” in legno, componenti una copertura di un edificio di carattere monumentale.

L’aspetto prevalente dell’opera eseguita è che non è stato necessario lo smontaggio di nessuna parte della copertura. Per ottenere ciò si è fatto ricorso a fasce-tiranti costituiti da profilati piatti di acciaio aventi funzione di cerchiatura perimetrale di sommità interna ed esterna all’edificio, alle quali sono state collegate piastre, anch’esse di acciaio profilato, di ancoraggio della capriata e delle travi alle strutture (Figura 1.9.2a, 1.9.2b).

Le fasce-tiranti sono state fissate alla muratura per mezzo di perni di acciaio pre-sollecitati con il “Dispositivo Massimo Mariani”.

In particolare, successivamente alla demolizione dell’intonaco esistente, in corrispondenza delle parti delle murature che hanno accolto gli elementi di acciaio, sono state poste in opera fasce di profilato longitudinali-perimetrali, saldate di testa a completa penetrazione all’apparato che ha bloccato la capriata e le travi alla struttura verticale portante. Tale supporto è anch’esso costituito da un profilato piatto di acciaio (figura 1.9.2c).

La piastra per il vincolo della capriata e delle travi è dello stesso tipo di acciaio e dello stesso spessore degli altri elementi di rinforzo posti in opera. La capriata e le travi sono state rese solidali al sistema di ancoraggio per mezzo di barre filettate di acciaio, inserite in fori saturati con resine epossidiche bicomponenti a media densità e con tempo massimo di 15 minuti, per il raggiungimento di almeno il 70% del loro completo indurimento. La “media densità” e il “tempo di indurimento” massimo di 15 minuti sono stati necessari per rendere trascurabile la dispersione delle resine all’interno dei vuoti preesistenti nelle murature causati dal ritiro delle malte durante la fase di presa all’atto della costruzione e all’alterazione della costituzione muraria provocata dal susseguirsi dei sismi subiti, quindi dovuta a una sorta di sua “memoria del danno, memoria dell’accaduto”. Questo problema è reale nell’attuare consolidamenti di strutture di questo tipo danneggiate dai sismi durante i quali si sono avviati anche processi di disgregazione muraria.

Nella sezione ALLEGATI è possibile scaricare tutte le TAVOLE PROGETTUALI
NON COPERTE DA COPYRIGHT

Leggi l'articolo precedente dedicato al rinforzo delle aperture negli edifici in muratura: dalla cerchiatura con profilati piatti in acciaio senza demolire piedritti e architravi, al rinforzo di archi e piattabande, fino al consolidamento di aperture in murature portanti esili dissestate dal sisma mediante cerchiatura e intonaco armato.