Sismica | FRP - Fiber Reinforced Polymers | FRCM - Fabric-Reinforced Cementitious Matrix | G&P INTECH SRL
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G&P Intech, soluzioni e tecnologie di ristrutturazione e antisismiche per le costruzioni esistenti per un’edilizia sicura, sostenibile e durevole

Un caso studio: Villa padronale in provincia di Vicenza migliorata sismicamente con i benefici fiscali del Sismabonus 110.

L'intervento ha goduto dei benefici fiscali del Sismabonus e il rinforzo strutturale è stato eseguito con materiali FRP e FRCM

Il documento presentato al recente Congresso Scientifico di Anidis e Assisi al Politecnico di Torino espone un caso studio relativo alla ristrutturazione e al miglioramento sismico ed energetico di una Villa padronale in provincia di Vicenza con i benefici fiscali del Superbonus-Sismabonus 110. La presente relazione si riferisce agli interventi realizzati esclusivamente per la componente sisma del Bonus Fiscale.
Nella trattazione che segue, si pone particolare attenzione al rinforzo strutturale eseguito con materiali compositi innovativi FRP e FRCM.

L'edificio è in zona sismica due e aveva un basso indice di sicurezza

L’opera oggetto del presente lavoro è un edificio in muratura portante realizzato nella seconda metà dell’800 ubicato nel comune di Montecchio Maggiore (VI), in zona sismica 2 e con un indice di sicurezza sismica particolarmente basso dopo verifica di vulnerabilità. Il fabbricato è inoltre vincolato come edificio storico monumentale dalla competente Soprintendenza. Esso è destinato a civile abitazione, si sviluppa su tre piani fuori terra e presenta le tipiche caratteristiche degli edifici in muratura dell’epoca, con mura perimetrali realizzate in pietrame disordinato dallo spessore medio di circa 60 cm e da paramenti murari di spina realizzati in mattoni pieni e malta di calce. I solai interpiano sono in legno come anche la copertura. La configurazione dell’edificio è piuttosto regolare con fori allineati in verticale. Di seguito sono riportate alcune immagini della struttura, i prospetti e la carpenteria dei tre livelli.

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(a) Carpenteria I° impalcato; (b) Carpenteria II° impalcato; (c) Carpenteria III° impalcato.

Normativa di riferimento

Per la progettazione e l’esecuzione del presente intervento di consolidamento è stata considerata la normativa tecnica vigente in materia e la relativa circolare esplicativa:

  • D.M. 17/01/18 “Aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni”, in seguito denominate “NTC18”;
  • Circolare C.S.LL.PP. n.7 del 21/01/19 “Istruzioni per l'applicazione dell'Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018”, in seguito denominata “Circolare”.

Per quanto non adeguatamente trattato dalle NTC18, e purché non espressamente in contrasto con esse, sono state applicate le seguenti Linee Guida per la progettazione e la qualificazione (in linea con quanto specificato al capitolo 12 delle stesse NTC18):

  • CNR-DT 200 R1/2013 “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati - Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie”;
  • Decreto del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n.220 del 09.07.2015, recante “Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti”;
  • Decreto del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n.293 del 29.05.2019, in revisione del precedente documento tecnico, recante “Linee guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti”;
  • CNR-DT 215/2018 “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica”;
  • Decreto del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n. 1 del 08/01/2019, recante “Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti”.

Conoscenza della struttura

Il primo passo, al fine di procedere alla valutazione della vulnerabilità sismica del manufatto, è stato quello di definire la struttura per ciò che riguarda il modello geometrico, le proprietà dei materiali e i dettagli costruttivi.
Purtroppo, dell’edificio in esame non si è potuto reperire granché in termini di documentazione progettuale, pertanto l’acquisizione completa delle informazioni è avvenuta mediante rilievi e indagini visive svolte in situ dalle quali è stato possibile rilevare la geometria della struttura, le caratteristiche dei materiali, la presenza di cordoli interpiano e la qualità delle connessioni dei paramenti murari.
Al fine di verificare la compattezza, l’omogeneità e l’eventuale presenza di degrado delle murature, sono state condotte delle prove soniche in situ basate sullo studio della velocità di propagazione delle onde di vibrazione nel materiale in esame. Di seguito si riporta una tabella riepilogativa dei risultati ottenuti delle prove eseguite.

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Tabella prove soniche effettuate in situ.

Va ricordato che la scelta delle soluzioni adottate a favore della conservazione storica ha visto il parere positivo della Soprintendenza. Il progetto di miglioramento sismico sinteticamente descritto a seguire con i principali interventi sull’involucro e sui muri interni, ha visto anche l’irrigidimento dei solai e i collegamenti della struttura a livello fondazionale. L’indice di sicurezza sismica allo stato di progetto è risultato > 0,7. A seguito di tali indagini in fase progettuale, ci si posizionerà in un livello di conoscenza LC2.
In tabella 1 si riportano i valori medi delle resistenze meccaniche, ricavate dalla tabella C8.5.I della Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP., relative alle murature portanti che costituiscono l’edificio oggetto del presente lavoro:

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Valori di riferimento dei parametri meccanici della muratura.

Tipologia di intervento

Gli interventi di rinforzo antisismico impiegati per il consolidamento strutturale del fabbricato oggetto del presente lavoro sono stati i seguenti:

  • iniezioni di malta nei paramenti murari al fine di ripristinare la continuità interna del materiale fessurato o sconnesso che sia, consentendo di rinforzare la parete muraria e di migliorarne il comportamento nel piano;
  • ripristino del collegamento tra murature perimetrali e di spina mediante inserimento di barre CFK pultruse ad aderenza migliorata in fibra di carbonio al fine di migliorare il comportamento scatolare dell'edificio;
  • rinforzo di murature mediante applicazione, sulla faccia esterna ed interna dei paramenti murari, di intonaco armato a basso spessore FRCM costituito da reti in fibra di basalto apprettate, da una malta a base calce idraulica naturale e connettori di ancoraggio a fiocco in fibra vetro;
  • cerchiatura di piano delle pareti perimetrali esterne a livello del solaio del primo e del secondo impalcato mediante tecnologia SRG System realizzata con tessuti in fibra di acciaio galvanizzato UHTSS, applicati con malte strutturali a base di calce idraulica;
  • rinforzo di pilastro in muratura con tecnologia FRP System realizzata con tessuti unidirezionali in fibra di carbonio impregnati in situ con resina epossidica;
  • rinforzo di alcune murature interne mediante tecnologia FRP System realizzata con tessuti unidirezionali e bidirezionali in fibra di carbonio impregnati in situ con resina epossidica.
    Nei paragrafi che seguono sono riportanti, nel dettaglio, le specifiche tecniche e i relativi schemi applicativi dei suddetti interventi di rinforzo.

Iniezioni in massa di boiacche in calce idraulica naturale

L’intervento di rinforzo mediante iniezione consiste nell’iniettare del materiale all’interno di murature in pietrame con lo scopo di colmare i vuoti presenti al loro interno. Infatti, tali murature spesso risultano riempite con materiali di recupero che nel tempo, sia per sedimentazione che per scarsa qualità del riempimento, risultano ricche di cavità e non adeguate al compito strutturale a loro richiesto.

L'assenza di consistenza della parte interna della muratura infatti si associa a dei bassi valori di resistenza e rigidezza della muratura. Lo scopo dell'iniezione è quello di ripristinare la continuità interna del materiale fessurato o sconnesso che sia, consentendo di rinforzare la parete muraria e di migliorarne il comportamento nel piano.

Questo tipo di tecnica è definita “passiva”, perché non richiede l’esecuzione di operazioni che alterano l’equilibrio o l’aspetto esteriore della struttura.

In particolare, le fasi di realizzazione prevedono:

  1. preiniezione di acqua in tutto il volume murario da trattare per il lavaggio dello stesso;
  2. sigillatura delle lesioni nelle murature e degli altri possibili punti di fuoriuscita della miscela con malta in calce idraulica Limecrete, previa pulizia e lavaggio, e successivo rinzaffo della muratura con Limecrete o malta bastarda;
  3. fissaggio e sigillatura dei condotti di iniezione di diametro ¾”h inseriti per una profondità adeguata nei fori precedentemente praticati per mezzo di trapanazione spinta fino a 2/3 dello spessore murario, disposti a quinconce con interasse non superiore a 50 cm;
  4. iniezione di miscela legante di tipo LIMECRETE IR Classe M15 ai sensi della Norma UNI EN 998-2, con caratteristiche di traspirabilità, fluidità e resistenza meccanica compatibili con la muratura da iniettare, eseguita a bassa pressione fino alla fuoriuscita della miscela dai condotti immediatamente superiori;
  5. asportazione dalla parete e suo lavaggio, se necessario.

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