L'uso di controventi in acciaio nei piani orizzontali e la loro compatibilità con le strutture storiche

L’impiego di controventi in acciaio nei piani orizzontali, per il miglioramento sismico di edifici storici monumentali in muratura

Negli ultimi anni l’utilizzo di sistemi in acciaio, specialmente di tipo reticolare, ha trovato nuova ed ampia diffusione, dopo un periodo in cui l’utilizzo di altri sistemi, in particolare a base di fibre, di varia tipologia, è sembrato prevalere. La memoria si basa su esperienze progettuali e di direzione lavori e prende in esame diversi sistemi di irrigidimento, in particolare nel piano dei solai: reticolari in acciaio, solette in c.a., doppio tavolato in legno. Con riferimento a specifici casi progettuali, in particolare palazzo Sartoretti a Reggiolo, la memoria prende in esame la compatibilità con le strutture storiche, l’efficacia strutturale dei vari sistemi, in particolare nei confronti dei possibili meccanismi di primo modo, nonché gli aspetti realizzativi, costruttivi.

I metodi di ingegneria strutturale, in particolare sismica, specificatamente dedicati agli edifici esistenti in muratura che si sono sviluppati negli ultimi 30 anni si basano su presupposti ed applicano metodi sensibilmente diversi rispetto a quelli utilizzati per gli edifici intelaiati in c.a. ed in acciaio.

Accanto a modellazioni a telaio equivalente, impiegate frequentemente per l’analisi globale degli edifici, si sono affermati metodi quali l’analisi limite (approccio cinematico). Tali metodi risultano efficaci per valutare i meccanismi di collasso denominati di primo modo, trattasi sostanzialmente dei meccanismi fuori piano per i setti murari. Essi risultano generalmente quelli di gran lunga i più pericolosi e critici per gli edifici storici, a causa sia dell’assenza di rigidezza nel piano dei solai sia della frequente carenza di incatenamenti di tipo tradizionale. Con riferimento alle numerose esperienze affrontate dagli scriventi si rilevano in genere valori di capacità in termini di accelerazione orientativamente compresi tra 0,03g e 0,05g a fronte di una domanda che nelle zone di 2 e 3 categoria vale circa 0,15g.

Le possibili soluzioni, i pregi e i difetti

La soluzione tradizionale di introduzione di catene in acciaio, dotate di efficaci capochiave di vincolamento alla muratura, resta una soluzione molto valida; in molti casi, ad esempio in presenza di edifici o parti di edificio con pianta di tipo basilicale, l’introduzione di catene non risulta però risolutiva, occorre pertanto procedere con l’irrigidimento del solaio nel proprio piano. La letteratura tecnica riporta svariate tecniche, tra le tante ci si sofferma su alcune, particolarmente diffuse.

Soletta collaborante in c.a. normale o alleggerito. Trattasi di soluzione divenuta “tradizionale” e di largo uso, specie per il consolidamento dei solai in legno. Tale soluzione richiede necessariamente la rimozione del pavimento e del sottofondo e di recente tende ad essere giudicata invasiva dalle Soprintendenze; resta una buona soluzione nei casi in cui il solaio necessiti di consolidamento anche per soli carichi gravitazionali.

Doppio tavolato incrociato in legno. Diversi studi recenti, citati in bibliografia, dimostrano che l’efficacia di tali sistemi è paragonabile a quella delle solette in c.a., pur essendo la loro rigidezza nel piano notevolmente inferiore. La tecnica è particolarmente indicata per le coperture, essendo in genere di minor importanza rispetto ai piani intermedi la necessità di incrementare le prestazioni per carichi verticali, l’isolamento acustico e la riduzione delle vibrazioni.

Reticolari di piano in acciaio. Gli studi evidenziano rigidezze in genere maggiori rispetto al doppio tavolato e pari se non superiore efficacia. Tale soluzione minimizza le modifiche ed alterazioni della situazione esistente, sia se applicata in copertura che nei piani intermedi, un grande vantaggio è costituito dalla possibilità di disporre l’irrigidimento sia ad estradosso che ad intradosso dei solai storici, consentendo di scegliere in base alla necessità di salvaguardare pavimenti, piuttosto che controsoffitti incannicciati. Altro aspetto di grande interesse è la permanenza in campo elastico delle reticolari in acciaio anche per eventi sismici di notevole intensità, con evidente vantaggio in termini di costi di sostituzione, manutenzione.

Figura 1. Ex Manifattura Tabacchi di Lucca, Progetto A.I.C.E consulting S.r.l. Progetto di miglioramento sismico e DL Politecnica Modena. Irrigidimenti di piano con reticolari metalliche

Figura 2. Ex convento san Geminiano in Modena adibito a Facoltà di Giurisprudenza. Progetto e DL Politecnica Modena . Irrigidimenti di falda con reticolari metalliche.

Figura 3. Ex convento san Paolo in Modena adibito a Biblioteca, scuole, uffici. Progetto e DL Politecnica Modena . Irrigidimenti di falda con doppio tavolato.

L'articolo (scaricabile in pdf) continua con la trattazione dettagliata del miglioramento sismico di Palazzo Sartoretti dove sono state adottate le seguenti tecniche di irrigidimento:

Per i piani intermedi

1) Solette collaboranti in c.a. in sostituzione di sottofondi e quindi senza aumento di peso e modifiche agli spessori complessivi, nel caso di necessità di consolidare i solai in legno per carichi verticali, ad esempio nei locali adibiti a biblioteca, ed in assenza di pavimenti di pregio. Si impiegano pioli connettori collegati a secco agli elementi lignei tramite viti.

2) Reticolari in acciaio realizzate con piatti e con angolari di bordo tassellati alla muratura per i locali soprastanti volte in muratura e per i solai in legno che non necessitavano di consolidamento. Le reticolari in acciaio sono state definite in modo da vincolare con efficacia i maschi murari posti al centro di ogni ambiente e separati da grandi finestre rispetto ai muri adiacenti, connessi a muri trasversali. Le reticolari sono in genere posizionate sottopavimento, è prevista una demolizione solo parziale dei massetti esistenti.

Per la copertura

E’ stata adottata la soluzione a doppio tavolato per il corpo principale e la soluzione a reticolari metalliche poste in falda per il corpo ovest; nel primo caso la soluzione è parsa indicata vista l’orditura a terzere e travetti appoggiati a muri trasversali e l’assenza di un piano in assito di legno o in tavelle di laterizio, nel secondo caso la maggiore dimensione delle luci, e la volontà di salvaguardare le pianelle in laterizio sopra travetti hanno portato ad optare per la soluzione reticolare ad estradosso delle falde. 

Si ringrazia il CTA (Collegio dei Tecnici dell'Acciaio) per la gentile collaborazione.

Articolo tratto dal XXVI Congresso CTA

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