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Sistema Betontex-Epoxy di Fibre Net per il consolidamento di strutture di copertura
Per la copertura in legno della Basilica di San Domenico a Siena un progetto di consolidamento accurato ha previsto la posa in estradosso di nastri unidirezionali in fibra di carbonio (sistema BETONTEX-EPOXY di Fibre Net) posizionati in modo tale da non essere visibili.
IL CASO DELLA BASILICA DI SAN DOMENICO A SIENA
La Basilica di San Domenico, una delle principali chiese di Siena, fu eretta nel XIII secolo ed ingrandita nel secolo successivo. La sua architettura in mattoni, tipica degli ordini mendicanti, è in stile gotico cistercense con facciata a capanna, liscia e priva di decorazioni, ed un ampio rosone centrale. L’accesso principale avviene lateralmente poiché la cappella delle volte risulta sporgente rispetto alla superficie della facciata.
L’edificio presenta una pianta a croce egizia con un’unica ampia navata coperta da capriate a vista, un transetto anch’esso coperto a capriate e numerose cappelle voltate a crociera ricavate entro la parete di fondo.
Su progetto della Soprintendenza Belle Arti e Paesaggio per le prov. di Siena Grosseto e Arezzo la navata centrale della Basilica è stata oggetto di un intervento di consolidamento efficace ma con la minore visibilità possibile per gli elementi di rinforzo. A questa andava aggiunta l’esigenza di realizzare un intervento compatibile con la tipologia di materiali e con la tecnica costruttiva originale, scarsamente invasivo e a peso ridotto. Tale intervento nasceva dalla consapevolezza che, in caso di eventuale sisma, la struttura della copertura esistente, composta da capriate e arcarecci in acciaio incassettate, non avrebbe garantito un adeguato comportamento rigido di piano di copertura amplificando invece i fenomeni nocivi - meccanismi di collasso - di tipo locale sulle murature della navata centrale della Basilica.
ANALISI DELLE STRUTTURE E OBIETTIVI DI PROGETTO
La struttura di copertura esistente è costituita da capriate “incassettate” (ovvero profili in carpenteria metallica rivestiti con pannelli lignei) alla lombarda con elementi secondari (terzere), anch’esse “incassettate”, ed elementi terziari (travicelli) lignei. A conclusione di questi ordini sovrapposti, era stato inserito un tavolato ligneo di spessore pari a 3 cm.
A fronte di un tale stato di fatto, la finalità del progetto di consolidamento era quella di garantire un buon grado di monoliticità della copertura ossia un meccanismo atto a generare una distribuzione, e di conseguenza una ripartizione, il più possibile uniforme delle eventuali azioni sismiche sulle murature. La necessità di aumentare la rigidezza della copertura nasceva principalmente dall’elevata snellezza delle pareti (rapporto tra altezza delle murature e loro spessore) che compongono la "scatola" di muratura portante della navata centrale.
Garantendo un’efficace connessione tra le capriate (il consolidamento della navata centrale della Basilica viene trattato e conseguentemente schematizzato come il sistema utilizzato per l’irrigidimento di copertura di un capannone metallico) ed inserendo connessioni in FRP verticali tra rinforzo in copertura - vari ordini secondari e terziari -, capriate e parallelamente ancorando questi rinforzi di copertura in profondità sulle murature perimetrali, è possibile aumentare la rigidezza dei due piani di copertura e di concerto il comportamento della struttura nel suo complesso.
Il progetto ha dunque previsto la creazione di due diaframmi rigidi di falda al fine di trasmettere in maniera sufficientemente uniforme le azioni di taglio derivanti da un eventuale evento sisma alle murature perimetrali della navata.
INTERVENTO CON SISTEMA BETONTEX-EPOXY di Fibre Net
Il consolidamento delle strutture lignee è stato realizzato mediante inserimento, all’estradosso del tavolato di copertura, di una struttura ausiliaria di controvento realizzata con nastri unidirezionali a base di fibre di carbonio tipo HT (High Tenacity), piastre metalliche e connessioni in acciaio, in fiocchi di aramide e combinate acciaio-carbonio (sistema BETONTEX-EPOXY di Fibre Net).
A rimozione completata del pacchetto non strutturale di copertura sono state predisposte le piastre in acciaio S355J2 (sp. 10 mm). Il tavolato e la muratura sottostante sono stati perforati al fine di garantire, mediante inghisaggio chimico con barre filettate, un adeguato collegamento tra le piastre metalliche e la muratura portante. Tale collegamento con le strutture murarie è stato reso maggiormente efficace prolungando alcune delle barre filettate fino ad innestarsi al cordolo in C.A. esistente.
Ulteriori connessioni, realizzate totalmente in corda di fibra aramidica, sono state predisposte al fine di solidarizzare il complesso muratura/piastre metalliche e garantire una adeguata trasmissione delle azioni taglianti dai nastri in carbonio di controvento alla muratura stessa.
Il sistema di connessione realizzato è dunque consistito nell’esecuzione di un foro Ø16, nella posa di due strisce di nastro in CFRP disposte a croce sul foro e preventivamente impregnate con resina epossidica, nel successivo inserimento nel foro della corda in fibra di aramide Ø10 trattato in superficie con resina epossidica e, infine, nella saturazione del foro con resina epossidica, con attenzione al risvolto dei codini che fuoriescono dal foro sul supporto.
Laddove non era possibile ancorarsi sulle murature perimetrali, l’intervento è consistito in un ancoraggio che collega i sistemi piastra metallica di ripartizione dei controventi/tavolati/travicelli/terzere metalliche e tavolati/travicelli/terzere metalliche.
L’esecuzione dei collegamenti è avvenuta in maniera similare a quella con le murature perimetrali inserendo delle barre in fibra aramidica del diametro Ø10 mm nel foro appositamente preparato, in modo tale da creare un collegamento rigido con le terzere metalliche.
Successivamente si è proceduto a fioccare la connessione con tessuti di fibra in carbonio della larghezza di 200 mm, e resina per incollaggio/impregnazione. La resina per incollaggio/impregnazione si compone di primer (ovvero una resina epossidica e induritore a bassa viscosità ed elevate capacità di penetrazione per la preparazione del fondo) e di impregnante (ovvero una resina epossidica tixotropica e induritore per impregnazione dei tessuti), questo ultimo inserito prima e dopo il posizionamento del tessuto.
La connessione tra le piastre metalliche e il tavolato è stata ulteriormente rinforzata con una chiodatura diffusa (viteria metallica per legno).
Completato il sistema di connessione sulle murature e la fioccatura sulla copertura in luce libera, l’intervento ha previsto l’applicazione di tessuti unidirezionali in fibra di carbonio ad alto modulo da 400 g/mq impregnati e solidarizzati alla copertura con resine epossidiche in modo tale da creare il sistema di controventi in progetto (sistema BETONTEX-EPOXY di Fibre Net).
L’intervento eseguito ha coinvolto esclusivamente l’estradosso della copertura (previa rimozione del pacchetto non strutturale) e non è risultata impattante dall’interno della Basilica.
SCHEDA CANTIERE
OGGETTO_Consolidamento delle strutture di copertura della Basilica di San Domenico a Siena
PROGETTO_Soprintendenza Belle Arti e Paesaggio per le prov. di Siena Grosseto e Arezzo
IMPRESA APPALTATRICE_FAESULAE S.r.l. Firenze
RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO_Progettazione Arch. Emanuela Carpani Seconda fase Arch. Anna di Bene
PROGETTISTA STRUTTURE_ing. Claudio Neri - Siena
DIRETTORE LAVORI_Arch. Massimo Bucci - Soprintendenza Belle Arti e Paesaggio per le prov. di Siena Grosseto e Arezzo
DIRETTORE OPERATIVO_Funzionario per le Tecnologie Geom. Danilo Faleri e Geom. Mauro Marchetti - Soprintendenza Belle Arti e Paesaggio per le prov. di Siena Grosseto e Arezzo
REALIZZAZIONE_2015
MATERIALI FIBRE NET FORNITI
> per CONSOLIDAMENTO STRUTTURA LIGNEA - SISTEMA BETONTEX-EPOXY
FB-RC01_Primer - Resina epossidica a bassa viscosità ed elevate capacità di penetrazione per preparazione tessuto e per impregnazione cavo
FBE-RC02_Adesivo impregnante – Resina epossidica tissotropica per impregnazione tessuti
FB-TIE50CA-HT8_Corda in fibra aramidica con anima in fibra di carbonio HT, peso 45 g/m
FB-GV42OU-HT020_Rinforzo unidirezionale in fibra di carbonio ad alto modulo, peso 400g/mq, 240 GPa, alta tenacità, larghezza nastro 20 cm
FB-RC30/3-600_Adesivo - Resina epossidica tissotropica per inghisaggio cavo, cartucce 600g.
I nastri in fibra di carbonio posati in estradosso.
L'AZIENDA
Fondata nel 2001, Fibre Net S.R.L. è un'azienda specializzata nel mercato dei materiali compositi in FRP con consolidata esperienza in diversi campi d'applicazione.
Da oltre un decennio Fibre Net S.R.L. progetta e produce sistemi innovativi in FRP per il consolidamento di murature e, più in generale, per il rinforzo strutturale nel settore dell’edilizia.
Fibre Net S.R.L. si distingue nettamente dai competitors grazie ad attività di ricerca e sviluppo, progettazione e produzione di prodotti unici nel loro genere, qualitativamente superiori alla media per materiali e tecnologie utilizzati nel corso dell'intero processo produttivo. E’ una realtà dinamica da sempre orientata all'eccellenza grazie anche alla proficua collaborazione con l'Università degli Studi di Trieste, di Perugia, di Lecce e di Catania (direttamente e attraverso spin-off universitari), ed importanti Università di riferimento a livello europeo, nonché alla consulenza di illustri esponenti del mondo accademico nazionale ed internazionale.
FibreBuild è la gamma di prodotti e di sistemi in FRP (Fiber Reinforced Polymers) per il consolidamento strutturale e la protezione sismica di murature, di volte e solai su edifici storici e moderni, in alternativa ai sistemi tradizionali in acciaio, in ottemperanza alle normative vigenti (D.M. 2008) e secondo le linee guida del MIBACT.
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