Il consolidamento sismico mediante cordoli sommitali in pultruso e muratura armata con rete in GFRP

I cordoli sommitali hanno, tra le loro diverse finalità, quella di favorire un comportamento scatolare agli edifici esistenti in muratura ed evitare l’insorgenza di meccanismi di ribaltamento delle pareti fuori piano per effetto dell’azione sismica.

Nel presente lavoro viene illustrata una particolare modalità di realizzazione, basata sull’utilizzo di muratura armata con reti in GFRP e elementi piatti pultrusi in fibra di vetro. Questa tecnica consente di ottenere un efficace collegamento della falda di copertura al cordolo e del cordolo alla muratura sottostante ed è caratterizzata da una notevole semplicità operativa in cantiere.

Come caso studio viene mostrato il progetto per i lavori di consolidamento del Castello di Fossa (AQ), descrivendo, attraverso alcuni dettagli costruttivi, i collegamenti nei diversi casi di timpani, pareti portanti interne e sporti di gronda.

La realizzazione del cordolo sommitale tra gli interventi di consolidamento sismico più diffusi

Gli eventi sismici del 2016 nel centro Italia hanno dimostrato l’efficacia degli interventi di consolidamento e rafforzamento eseguiti sugli edifici esistenti in muratura agli inizi degli anni ‘80 (Sisti et al. 2018).
La realizzazione di un cordolo sommitale è fra gli interventi di consolidamento e miglioramento sismico più diffusi: tale elemento ha varie funzioni; tra le più importanti c’è quella di mantenere la forma della gabbia muraria, impedendo il distacco delle pareti nei cantonali ed ostacolando i meccanismi di ribaltamento fuori piano (Borri e De Maria 2004).

L'uso della tecnica della muratura armata

Se per la realizzazione dei cordoli sommitali si adotta la tecnica della muratura armata si ha, in generale, il vantaggio di una maggiore congruenza strutturale con le murature esistenti (Borri et al. 2009), ed anche quello di una maggiore compatibilità, dal punto di vista della conservazione, per quanto riguarda in particolare gli edifici storici.

La realizzazione dei cordoli in muratura armata talvolta può incontrare alcune difficoltà pratiche di realizzazione. In primo luogo, devono essere disponibili sufficienti spazi di lavoro affinché la posa in opera della gabbia metallica d’armatura non risulti difficoltosa. Lo spessore della parete sottostante il cordolo deve risultare di almeno 45 cm, così da consentire che l’armatura metallica sia posizionata a dovere all’interno dell’elemento murario. Inoltre, è necessario impiegare malte cementizie, dal momento che le malte a base di calce, generalmente impiegate per gli interventi sulle murature storiche, facilitano i processi di corrosione delle armature metalliche.

Le problematiche sopra esposte possono essere superate realizzando dei cordoli in muratura armata con reti in GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer). Questa tecnica innovativa è stata proposta e sperimentata attraverso una campagna di indagini riportata in precedenti pubblicazioni (Borri et al. 2016a; Sisti et al. 2016).

La muratura armata con reti in GFRP è caratterizzata da una notevole semplicità operativa in cantiere e consente l’utilizzo di malte senza particolari limitazioni, dal momento che la durabilità dell’armatura in fibre di vetro, a differenza di quella dell’armatura metallica, non è compromessa dalla presenza di calce.

Questa tecnica, come mostrato nel già citato lavoro (Sisti et al. 2016), consente di realizzare cordoli anche in muratura di pietrame, oltre che in laterizio, e questo aspetto garantisce la compatibilità meccanica del cordolo con la muratura originaria, di qualunque tipologia essa sia. Vengono in questo modo evitati irrigidimenti locali che potrebbero risultare dannosi; cordolo e muratura, se efficacemente collegati tra loro, si comportano come se fossero un unico elemento, con una risposta sismica d’insieme.

La tecnica in questione consente, ove richiesto, di mantenere l’aspetto faccia vista della muratura.

Negli interventi in cui sia prevista la ricostruzione della copertura, la parte sommitale della muratura viene smontata e reimpiegata per la realizzazione del cordolo, con evidente risparmio di materiale e vantaggi per la sostenibilità dell’intervento.

Il presente articolo si pone in continuità con gli studi suddetti, illustrando una particolare modalità realizzativa di cordoli in muratura di mattoni, armata con reti in GFRP e piatti pultrusi in fibra di vetro. Come caso studio viene qui mostrato il progetto dell’intervento di consolidamento e restauro del Castello di Fossa (AQ), predisposto da uno degli Autori (l’Ing. Riccardo Vetturini) seguendo la metodologia proposta.

Verranno quindi descritte le modalità di collegamento tra il cordolo e la muratura sottostante, nonché tra il cordolo e la copertura, illustrando, in particolare, le soluzioni adottate in corrispondenza dei diversi elementi architettonici, quali timpani, muri portanti interni e sporti di gronda.

Il cordolo in muratura armata con reti in GFRP e profili pultrusi

La soluzione qui presentata, adottata poi nel caso di studio, prevede l’utilizzo di reti in GFRP disposte in tre diversi strati prevalentemente orizzontali: il primo all’interfaccia tra la base del cordolo e la muratura sottostante, il secondo centralmente e il terzo in corrispondenza della quota di falda (Figura 1).

NOTA BENE
Come detto, un aspetto particolarmente importante nella realizzazione del cordolo sommitale è il collegamento tra il cordolo, la parete sottostante e la copertura.

Nella soluzione proposta, l’efficacia del collegamento tra il cordolo e la muratura sottostante è garantita da elementi piatti pultrusi in fibra di vetro, che vengono posti alla sommità del cordolo e collegati alla muratura con perfori armati. Le barre filettate inserite in tali perfori realizzano l’unione tra barra e lamina e possono essere leggermente pretese tramite il dado e la rosetta. I perfori vengono poi riempiti di malta anti ritiro cementizia.

In presenza di coperture con tavolato ligneo, come nel caso di studio, il collegamento tra falda e cordolo è reso efficace impiegando dei nastri forati in acciaio, disposti incrociati con un interasse di 1.5 m circa. I nastri sono disposti al disopra del tavolato, vengono prolungati fin sopra il cordolo e sono ad essi fissati in modo da realizzare il collegamento tra il cordolo e la falda. (Figura 2).

QUANDO SI PUO' USARE QUESTA TECNICA
Questo tipo di intervento presuppone lo smontaggio e il rimontaggio della parte sommitale della muratura per un’altezza e uno spessore pari a quello del cordolo, 40-50 cm, ed è applicabile, quindi, nei casi in cui si prevista la sostituzione della copertura originaria. Spesso comunque, la parte sommitale della muratura si presenta ammalorata e decoesa, e quindi un suo consolidamento è necessario indipendentemente dalla realizzazione o meno del cordolo. Nello smontaggio della parte sommitale della muratura esistente è opportuno creare una superficie superiore irregolare, in modo da assicurare un buon ingranamento tra la muratura nuova del cordolo e quella sottostante.

Utilizzare una lamina in pultruso al posto di un piatto in acciaio può offrire diversi vantaggi. In primo luogo, i pultrusi sono leggeri e di facile manovrabilità e ciò consente una riduzione dei costi di gestione delle attrezzature di cantiere e della manodopera. Le lamine in pultruso, inoltre,possono essere forate con facilità durante la fase di messa in opera, adattandole secondo le esigenze che emergono di volta in volta in cantiere e semplificando così le operazioni di disposizione delle barre di ancoraggio del cordolo alla sottostante muratura. Infine, anche in ambienti chimicamente aggressivi, come quelli ad elevata salinità e umidità, i pultrusi non presentano quei problemi di durabilità che invece riguardano gli elementi in acciaio.

Figura 1. Vista in esploso assonometrico degli elementi costitutivi del cordolo sommitale in muratura armata con reti in GFRP e elementi piatti pultrusi in fibra di vetro.

Figura 2. Pianta del cordolo in muratura armata con reti in GFRP ed elementi piatti pultrusi in fibra di vetro. Si notino: i nastri forati in acciaio, fissati alla rete e al tavolato della copertura così da realizzare il collegamento tra il cordolo e la falda e la disposizione dei connettori che realizzano il collegamento tra il cordolo e la muratura sottostante.

[...] l'articolo continua con la trattazione nel dettaglio del caso applicativo.