Dopo il terremoto: messa in sicurezza delle chiese in muratura con profilati UPN, puntoni e funi d’acciaio

Attraverso due casi di intervento, l’articolo descrive sistemi di messa in sicurezza post-sismica di chiese in muratura basati su strutture di contrasto in acciaio: profilati UPN ancorati passanti, puntoni, catenarie di funi presollecitate e impalcature tubolari interne ed esterne.

Il contributo, estratto dal nuovo libro* di Massimo Mariani, illustra l’impostazione tecnico-progettuale dell’intervento, le modalità di ancoraggio alla muratura, le sequenze esecutive e le soluzioni costruttive adottate per il controllo dei cinematismi di ribaltamento fuori piano e per la stabilizzazione di pareti e volte in condizioni di vulnerabilità.

Le tavole progettuali, rese disponibili senza vincoli di copyright, rappresentano un supporto operativo per progettisti, direttori dei lavori e tecnici impegnati nella messa in sicurezza, nel consolidamento e nel restauro degli edifici in muratura.

^*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

Sistema di contrasto realizzato con profilati di acciaio UPN coadiuvati da puntoni e da catenarie di funi e tenditori di acciaio

Intervento descritto nel capitolo "Opere provvisionali", paragrafo 1.1.3

A seguito del sisma in Italia Centrale iniziato nel 2016, la chiesa di cui si tratta mostrava danni diffusi che ne avevano pregiudicato notevolmente le resistenze strutturali.

Le pareti perimetrali della chiesa, realizzate con muratura in pietrame, evidenziavano lesioni diffuse, interne ed esterne, ed una manifesta propensione al ribaltamento verso l’esterno.

Anche la struttura del campanile presentava lesioni verticali generate dalle sollecitazioni sismiche.

L'intento dell’intervento provvisorio che si descrive, è stato mirato a scongiurare qualsiasi tipo di crollo delle pareti perimetrali dell’edificio verso l’esterno attraverso la realizzazione di un’opera di contrasto costituita da profilati di acciaio UPN posti verticalmente, coadiuvati da puntoni, realizzati con profilati tubolari e da funi di acciaio messe in tensione manualmente.

I profilati di acciaio verticali UPN sono stati fissati alle murature per mezzo di perforazioni passanti, armate con barre di acciaio filettate e saturate con resine epossidiche bicomponenti. I profilati sono stati collegati tra di loro tramite fasce di acciaio poste orizzontalmente e rese solidali alla struttura anch’esse con perforazioni armate così da cingere le pareti perimetrali del manufatto (figure 1.1.3c, 1.1.3d e 1.1.3e).

Il sistema di contrasto costituito da profilati UPN e da fasce di acciaio è stato supportato da tubolari (puntoni) e da funi di acciaio poste su due superfici planari costituenti catenarie presollecitate manualmente tramite tenditori (figura 1.1.3b).

I puntoni, costituiti da tubolari sono stati resi solidali ai profilati UPN mezzo di saldature a cordone d’angolo e con controventamenti ottenuti con profilati piatti di acciaio di forma trapezoidale, anch’essi saldati (figure 1.1.3b, 1.1.3d, 1.1.3e, 1.1.3f, 1.1.3g, 1.1.3j e 1.1.3k). Il collegamento tra le funi nelle giunzioni è stato ottenuto con morsetti ad attrito. Ai vertici della catenaria sono stati posti in opera anelli collegati ai puntoni. Le funi sono state ancorate agli spigoli dell'edificio utilizzando piastre e perforazioni armate con barre (figure 1.1.3h, 1.1.3i).

L’intervento di messa in sicurezza provvisoria del campanile è stato ottenuto facendo ricorso ad una struttura metallica a tubi e giunti interna alla cella campanaria e ad una cerchiatura esterna con fasce in poliestere. La struttura intelaiata così realizzata è stata vincolata ai pilastri in muratura della cella campanaria per mezzo di perforazioni armate e golfari (figura 1.1.3l e 1.1.3m).

Sistema di contrasto con impalcature di acciaio interne ed esterne collegate per mezzo di funi presollecitate

Intervento descritto nel capitolo "Opere provvisionali", paragrafo 1.1.4

La chiesa che è stata oggetto di un intervento di messa in sicurezza provvisorio nell’immediato dopo sisma (figura 1.1.4a e 1.1.4b) è composta da un’unica navata suddivisa in tre parti delimitate da ringrossi murari presenti sulle pareti laterali-longitudinali. L'impianto murario è costituito da pietra non squadrata, intonacato negli ambienti interni ed esternamente solamente sulla facciata principale.

Il soffitto della chiesa è formato da volte a vela di cui, quelle che sovrastano i primi due ambienti dall'entrata, sono composte da mattoni posti "in foglio". Attraverso le ampie lesioni si è evidenziata la presenza di interventi facenti parte di un'opera di consolidamento strutturale probabilmente successiva ad un evento sismico precedente.
Le volte sono collegate ad archi posti lungo le pareti maggiori che, come l'intero sistema del soffitto della sala, sono costituiti da una muratura di laterizi anch’essi "in foglio" pertanto l’intera struttura di copertura voltata mostra articolazioni geometricamente complesse la cui composizione ha condizionato fortemente il suo comportamento alle sollecitazioni sismiche ricevute. Diversamente dalle altre due ad essa coniugate, la volta che sormonta l'abside è invece formata da una muratura mista in pietra e mattoni.

All'interno della chiesa, oltre all'altare principale, sottostante l’abside, sono collocati due altari laterali posizionati nella parte centrale della navata.

Su tutto l’edificio sono rilevabili lesioni anche passanti le murature perimetrali, quasi tutte riconducibili agli effetti dell’alterazione strutturale diffusa causata dal sisma.

Le volte del soffitto della chiesa, che coprono i primi due ambienti entrando, sono poco danneggiate sulla loro superficie, ma i danni peggiori sono stati nei riguardi della loro stabilità globale in quanto licenziate palesemente dalle murature laterali e perimetrali di appoggio.

La volta che sormonta l'abside invece palesa una forte alterazione della sua costituzione muraria attraverso lesioni sulla superficie. Anche su di essa la sofferenza strutturale si è evidenziata sui vincoli ormai incerti con le murature ad essa perimetrali.

Gli altari erano vicini al collasso.

L’intervento di messa in sicurezza è consistito nel contrastare le murature dissestate e anche quelle non evidenti del proprio stato di conservazione, tramite impalcature da ponteggio a “tubi di acciaio e giunti” e a "cavalletto" di acciaio composte da elementi anch'essi tubolari prefabbricati (figure 1.1.4c e 1.1.4d).
La struttura di contrasto è stata resa solidale alle murature per mezzo di piedini regolabili e di ripartitori di legno e cunei.

Si è fatto ricorso anche ad una rete di acciaio zincato a caldo, diffusa su tutte le superfici contrastate, così da placcare la coltre muraria nei confronti della sua eventuale disgregazione durante il perdurare del sisma e per fugare il pericolo del crollo di elementi verso l’esterno.

La struttura reticolare composta dai tubi e giunti, è stata coadiuvata anche da ancoraggi al piede, ricorrendo a funi di acciaio, morsetti ad attrito e tenditori, che sono stati vincolati alla impalcatura tubolare e alla muratura. Su quest’ultima sono state effettuate perforazioni armate di ancoraggio. Il tutto si è opposto alle sollecitazioni taglianti che avrebbero prodotto traslazioni della palcatura reticolare e avrebbero ridotto il contrasto della stessa alle pareti da contenere al ribaltamento.

Il timpano della chiesa è stato sorretto, anche in questo caso, da una intelaiatura di tubi e giunti nel proseguimento della sottostante struttura di placcaggio alla parete della facciata principale.

Tutte le operazioni di contrasto sono state finalizzate al minor dispendio di risorse economiche destinate a questa fase di messa in sicurezza, per cui le impalcature potranno essere riutilizzate durante le successive fasi dell'intervento definitivo e in tal modo sarebbe recuperata quasi interamente la spesa per l’opera provvisoria.

Le volte, come descritto precedentemente sono caratterizzate da alcune singolarità e vulnerabilità originarie. La geometria del soffitto della chiesa è particolare in quanto, oltre a conformare vele, definisce anche volticine ed archi, tutte in muratura di mattoni “in foglio”, ad esclusione della volta sormontante l'abside. Quest’ultima ha sempre mostrato vulnerabilità tanto da richiedere interventi di consolidamento precedenti con "cappe" di cemento di calcestruzzo.

Come già detto le volte sono state lesionate dal sisma sul perimetro, al contatto con le murature portanti e, ad un'analisi diretta, queste hanno mostrato di essere in una condizione di pre-collasso, cosicché al fine di scongiurare il loro crollo che poteva essere causato dalle sollecitazioni sismiche perduranti, che avrebbero procurato un progressivo danneggiamento alle strutture per "accumulo del danno" e per effetti dovuti alla "fatica", è stato eseguito il loro puntellamento ricorrendo, anche in questo caso, alle impalcature in acciaio composte da tubi e giunti.
Tale disposizione di sostegno ha previsto l'apposizione di piedini che hanno avuto la funzione anche di bloccare, insieme a stop meccanici, una rete di acciaio zincato a caldo, per mezzo della quale è stata inibita qualsiasi caduta di materiale dall’alto. L’intelaiatura interna di sostegno è stata collegata a quella esterna facendo ricorso a funi di acciaio e morsetti ad attrito e a tenditori; questi ultimi per ottenere uno stato di presollecitazione minima su di esse.

Gli altari sono stati protetti anche nei confronti di eventuali crolli parziali dovuti allo “sciame sismico”, per mezzo di una rete di acciaio zincato a caldo che è stata sovrapposta ad un telo di geotessile precedentemente posizionato e fissato con semplici chiodi o stop meccanici. Le rete è stata diffusa sulla superficie degli altari ed è stata fissata ai loro angoli, laddove sono assenti ornamenti artistici e architettonici, per mezzo di stop meccanici collaboranti con profilati piatti, anch’essi di acciaio zincato a caldo posti sul risvolto della rete stessa sotto tali profilati (figura 1.1.4d e 1.1.4e).

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