Rinforzo e miglioramento sismico di un edificio con sistema CRM Ri-Struttura: dove e come si è intervenuti

Intervento di rinforzo e miglioramento sismico con sistema CRM Ri-Struttura di Fibre Net

Il caso dell’ex convento dei Padri Minori Osservanti di Vibo Valentia, in Zona Sismica 1

In vista della prossima destinazione a Palazzo dei Musei di Vibo Valentia, l’imponente complesso architettonico dell’ex convento dei Padri Minori Osservanti è attualmente oggetto di un intervento di rinforzo strutturale e miglioramento sismico con la tecnica dell’intonaco armato CRM (Composite Reinforced Mortar) con sistema Ri-Struttura Fibre Net.

La descrizione dell'edificio di interesse storico e architettonico oggetto di'intervento

Di origini antiche e riconosciuto quale Bene di interesse storico ed architettonico ai sensi del D.Lgs. 42/04, l’ex convento ha richiesto la definizione di un intervento compatibile con le strutture originarie ai fini di garantirne il rispetto dell’identità storico architettonica.

Il complesso si sviluppa in molteplici corpi di fabbrica adiacenti e disposti a formare una corte di forma quadrata, a cui si aggiunge un ulteriore elemento architettonico. L’intervento per la realizzazione del Polo Musei riguarda quattro corpi di fabbrica, identificati come Corpi A, B, C e D, e costituiti ciascuno da 3 piani fuoriterra.

Le strutture murarie, oggetto di modifiche ed integrazioni nel corso del tempo, risultano oggi come la sommatoria di elementi con caratteristiche costruttive differenti.
Gli orizzontamenti presenti nei vari corpi di fabbrica variano dalle volte a botte, ai solai in legno, in latero-cemento e in acciaio e tavelloni.

Le caratteristiche degli elementi verticali

Gli elementi verticali sono principalmente costituiti da murature portanti principali ma sono presenti anche strutture intelaiate di ingabbiamento interno realizzate in acciaio e in c.a. In particolare:

·        le strutture portanti sono costituite da maschi murari realizzati con elementi lapidei ed inserti in mattoni pieni posati con malta di calce aerea, la cui tessitura appare piuttosto disordinata in alcune porzioni dell’edificio, soprattutto in relazione agli spessori degli elementi. Caratteristica principale è proprio l’entità rilevante degli spessori nelle quote basse (al piano primo si è rilevato uno spessore medio di circa 1.10m) che vanno rastremandosi verso i piani più alti (al piano ammezzato circa 1.00m e piano prima circa 0.90m).

·        alcune strutture a telaio con profilati in acciaio HEA 400 sono presenti all’interno del corpo ovest quale intervento di ingabbiamento; esse costituisco ad oggi l’elemento portante dei solai in legno che insistono su tale porzione di fabbricato.

·        strutture a telaio con elementi travi e pilastri in c.a. sono presenti all’interno delle zone d’angolo rispettivamente tra Corpo A e Corpo B e tra Corpo C e Corpo D, come intervento di ingabbiamento delle murature. Anche in questo caso esse costituiscono l’elemento portante i solai in latero-cemento.

Una specifica campagna di indagini integrative sia strutturali che geognostiche è stata eseguita ai fini della redazione del progetto di rinforzo strutturale. Le analisi sui materiali sono state realizzate per definirne la caratterizzazione strutturale e meccanica (prove con martinetti piatti doppi, prove di compressione su campioni di malta, battute termografiche, prove penetrometriche su travi in legno).

Le problematiche strutturali del'ex-convento

I rilievi e le indagini eseguite sugli elementi strutturali hanno dimostrato una particolare vulnerabilità sismica degli edifici, considerato che si opera in zona sismica 1,  ed hanno messo in rilievo numerosi aspetti caratterizzanti, alcuni dei quali particolarmente evidenti:

• presenza di un’elevata irregolarità nella pianta del complesso architettonico, dovuta alla complessa articolazione planimetrica dei vari corpi di fabbrica nonché alle differenti caratteristiche di rigidezza e resistenza delle varie tipologie strutturali che convivono nei manufatti;
• presenza di un’elevata irregolarità nella distribuzione delle masse in pianta e in particolare in elevazione, soprattutto a causa del disallineamento delle quote di imposta dei solai nei vari corpi di fabbrica;
• mancanza di chiusura delle scatole murarie e, quindi, mancato perseguimento dell’effetto cerchiante sotto azione tagliante indotta dal sisma;
• scarsa rigidezza nel piano e fuori dal piano degli orizzontamenti e, quindi, scarsa capacità degli stessi di trasferire le azioni orizzontali alle pareti.

Un marcato quadro fessurativo caratterizzava l’angolo sud-ovest (corpo B-C) con lesioni distribuite sui paramenti murari con giaciture inclinate di circa 45° e marcate aperture delle lesioni, spessori di circa 5 mm. I danni sono riconducili a fenomeni di cedimento in fondazione.

Le attività di conoscenza dello stato di fatto del complesso architettonico hanno dimostrato l’inagibilità della struttura esistente e la necessità di un intervento di riparazione e di rinforzo strutturale per accogliere la nuova destinazione d’uso prevista.

Dove e come si è scelto di intervenire

Il progetto in corso di realizzazione ha previsto tutti quegli interventi necessari all’eliminazione o riduzione significativa delle carenze gravi delle strutture, legate ad errori di progetto e di esecuzione, a degrado, a danni o a trasformazioni, prevedendo un rafforzamento della struttura esistente, soprattutto in relazione al mutato impegno strutturale richiesto dalla nuova destinazione d’uso. 

Gli interventi di miglioramento sismico eseguiti hanno consentito una variazione significativa di rigidezza, resistenza e/o duttilità dei singoli elementi o parti strutturali e/o hanno introdotto nuovi elementi in modo tale che il comportamento strutturale, locale o globale, ne sia significativamente modificato. La variazione migliorativa è avvenuta impegnando maggiormente gli elementi più resistenti, ridistribuendo le rigidezze in pianta e in elevazione, trasformando i meccanismi di collasso dei maschi murari da fragili a duttili. 

Gli interventi di riparazione e di tipo locale sono consistiti nel rafforzamento o sostituzione di singoli elementi strutturali (architravi, porzioni di solaio, pannelli murari) o parti di essi, non adeguati alla funzione strutturale che devono svolgere, non modificando in maniera significativa il comportamento globale della struttura, soprattutto ai fini della resistenza alle azioni sismiche, a causa di una variazione non trascurabile di rigidezza o di peso. 

Per quanto attiene gli elementi verticali, le analisi svolte e il rilievo dei danni hanno mostrato che le fasce di piano sono gli elementi strutturali che per primi sono soggetti a fenomeni di crisi per taglio e per valori molto modesti dell’azione sismica. All’aumentare di quest’ultima poi si è riscontrata la crisi dei maschi murari prima a taglio e, successivamente, per valori maggiori della forza orizzontale, anche per pressoflessione.

A fronte di tali meccanismi di rottura il progetto ha previsto specifici interventi di rinforzo sulle murature portanti con la tecnica dell’intonaco armato, ossia con la posa di rete strutturale in materiale composito fibrorinforzato (SISTEMA CRM RI-STRUTTURA), su una o su entrambe le facce dell’apparecchio murario. Rinforzi locali, cuciture delle murature e dei cantonali d’angolo sono stati realizzati con barre in GFRP e piastre di ancoraggio e contrasto.

Ulteriori interventi di rinforzo strutturale sono stati eseguiti intervenendo sui pannelli murari esistenti con intasamento dei giunti con malta a base di calce e rigenerazione del nucleo interno con iniezioni di boiacca e con l’introduzione di nuovi setti trasversali di collegamento (shear wall) mascherati all’interno delle tramezzature esistenti, al fine di migliorare il comportamento sismico globale della struttura ed incrementarne lo stato di vincolo trasversale.

Infine, per quanto attiene le problematiche di cedimento fondale rilevate sono stati eseguiti interventi con micropali lungo il perimetro della struttura al fine di limitare l’evoluzione dei fenomeni differenziali di cedimento dell’area.

L'intervento con Sistema CRM RI-STRUTTURA di Fibre Net

Il rinforzo delle murature portanti ha riguardato tutti i corpi di fabbrica del complesso architettonico ed ha interessato la quasi totalità della superficie muraria perimetrale e i setti principali interni.

Al fine di garantire l’efficienza strutturale, in alcune parti di muratura la tecnica dell’intonaco armato CRM (Composite Reinforced Mortar) è stata applicata su entrambe le facce del paramento con attenzione all’intera altezza dell’edificio e cercando di limitare la discontinuità determinata dalla presenza dei solai di interpiano.

Il sistema CRM R-ISTRUTTURA di Fibre Net utilizzato prevede l’impiego di rete in materiale composito fibrorinforzato G.F.R.P. (Glass Fiber Reinforced Polymer), angolari ed elementi connettori sempre in GFRP che vengono posati sulla superficie muraria opportunamente predisposta.

Nel caso di rinforzo su entrambi i lati del paramento, la rete preformata a maglia 66x66mm è stata collegata trasversalmente da elementi connettori passanti di dimensioni adeguate (15+90cm) ed atti a garantire l’ottimale collaborazione fra rinforzo e supporto murario, migliorando quindi le caratteristiche meccaniche (resistenza al taglio) della struttura.

I connettori in GFRP utilizzati sono stati collocati a distanza regolare e secondo prescrizione di progetto per l’intera superficie muraria interessata dalla posa della rete, circa 3500mq. L’intervento di rinforzo si è concluso con la stesura di uno strato di intonaco di finitura a base di calce idraulica NHL.

L’intervento garantisce elevata durabilità anche in presenza di malte chimicamente aggressive come quelle a calce, grazie all’utilizzo di reti preformate a base di fibra di vetro AR e resine termoindurenti. L’impiego su ampie superfici garantisce non solo un miglioramento della resistenza “di picco” della muratura ma anche, e soprattutto, una elevata duttilità diffusa della struttura, mantenendo pesi e spessori limitati. La compatibilità, nonché l’elevata traspirabilità del sistema CRM come quello proposto, ne permettono l’utilizzo su murature storiche e vincolate.

I materiali e Sistemi FIBRE NET

> per CONSOLIDAMENTO MURARIO SISTEMA CRM RI-STRUTTURA
FBMESH66X66T96AR- rete in GFRP maglia 66x66, circa 3500mq
FBCON L - elementi connettori in GFRP dimensioni 20 cm e 15+90cm, sezione 10x7mm 

SCHEDA CANTIERE
LOCALITA’_ Vibo Valentia | IMPRESA ESECUTRICE Deodato Francesco, Ionadi (VV) | 2018-2019