Rinforzo strutturale: un esempio applicativo su edifici in tufo soggetti a vincolo

La maggior parte delle costruzioni esistenti nei centri storici delle città europee è costituita da muratura ordinaria di mattoni o di pietra.

In relazione alla dimensione e alla forma degli elementi, alla loro provenienza, al tipo di blocco e alla qualità della malta, si possono trovare svariate tessiture per le murature.

Frequentemente questi edifici presentano muratura a paramento multiplo, provviste o meno di un’effettiva connessione tra gli stessi.

In presenza di azioni sismiche, le pareti verticali sono soggette ad elevate azioni orizzontali nel piano (taglio) e fuori piano (flessione).

La resistenza a taglio delle pareti in muratura di edifici esistenti, pertanto, è alquanto limitata, cosicché la capacità resistente al terremoto è intrinsecamente collegata al collasso per taglio dei maschi murari e delle fasce di piano.

Inoltre, l’azione orizzontale può causare collassi parziali dovuti all’attivazione di vari meccanismi fuori piano riguardanti il movimento rigido di elementi in muratura. Attualmente, come si può leggere nel capitolo 8 del D.M. del 14/1/2008, le tecniche di rinforzo al riguardo sono molteplici.

In questo articolo si vogliono mettere a confronto due sistemi di rinforzo applicati ad un edificio che realizzato in muratura di tufo.

Figura 1: Esempi di edifici realizzati in muratura di tufo.

Il primo sistema prevede il rinforzo mediante l’intonaco armato classico, ossia con rete elettrosaldata e betoncino; il secondo, invece, sfrutta la tecnica dell’intonaco armato sottile composto da rete in GFRP preformate (Glass Fiber Reinforced Polymer), e malta esente da cemento.

Si valuta infatti la sostituzione del “pacchetto” tradizionale rete metallica + malta cementizia (rigida e chimicamente dannosa per le murature storiche) con un sistema composto da reti preformate in GFRP abbinate a malte duttili completamente esenti da cemento, prodotte con calce idraulica naturale NHL.

In questo modo, il problema della corrosione delle armature viene completamente eliminato ed è possibile ridurre lo spessore dello strato d’intonaco, contenendo quindi le masse e i pesi agenti sulla struttura. Attraverso l’uso di questi materiali e di opportuni accorgimenti per l’ancoraggio (ad esempio: fori non passanti ed effettuati nei giunti di malta) il sistema risulta non invasivo, compatibile con i materiali originari e reversibile.

Tecnica dell’intonaco armato con rete elettrosaldata e betoncino

La tecnica dell’intonaco armato con rete elettrosaldata e betoncino consiste nella realizzazione di due lastre in calcestruzzo armate con armature metalliche, disposte sulle superfici delle pareti e collegate fra loro con barre passanti attraverso la muratura. 

La realizzazione di queste lastre dello spessore variabile da 5 a 7 cm comporta un incremento delle masse e delle rigidezze del fabbricato che in fase di progetto devono essere accuratamente valutate.

Questa tipologia di rinforzo strutturale è stata in passato ampliamente utilizzata ma, al giorno d’oggi, osservando i fabbricati rinforzati con tale tecnica, si notano molte problematiche.

L’utilizzo di intonaci cementizi armati con reti metalliche elettrosaldate costituisce una rilevante fonte di danni per le costruzioni storiche in quanto apporta notevoli incrementi di rigidezza determinati dagli elevati moduli elastici del betoncino utilizzato, quadri fessurativi con distacchi ed espulsioni derivanti dall’aumento di volume delle armature generato dalla corrosione, dell’incompatibilità chimico-fisica tra i supporti murari e il cemento Portland.

 Figura 3: Problemi di durabilità e reversibilità dell’intervento di rinforzo delle murature con la tecnica dell’intonaco armato

A conseguenza di ciò, all’interno della “Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale”, emanata il 12 ottobre del 2007 e ss.mm.ii., l’intervento di consolidamento murario con intonaco armato con reti elettrosaldate viene definito “invasivo e non coerente con i principi della conservazione”. Oltre a ciò, il sistema di rinforzo risulta non essere reversibile.

Sistema FiberBuild INTONACO ARMATO di Fibre Net srl

Il sistema applicato su entrambe le facce della muratura, utilizzando reti, connettori ed accessori in GFRP abbinati a malte preferibilmente a base calce, permette di realizzare intonaci armati con spessori ridotti (circa 3 cm), incrementa la resistenza a taglio nel piano e la resistenza a flessione senza modificare eccessivamente le rigidezze del pannello murario.

La connessione dei due intonaci rinforzati è ottenuta inserendo degli elementi a “L” in GFRP all’interno di fori passanti e disposti secondo uno schema a quinconce; per garantire la massima efficienza del sistema la lunghezza di sovrapposizione dei connettori a “L” non deve essere inferiore a 10 cm.

In presenza di murature di elevato spessore è possibile utilizzare delle connessioni di tipo non passante; in questi casi le prestazioni del sistema di rinforzo proposto, sono comunque garantire a patto che il connettore abbia una lunghezza pari almeno a 2/3 lo spessore della muratura da rinforzare.

Figura 4: Tecnica di rinforzo dell’intonaco armato sottile

Per dimostrare la scarsa invasività dell’intervento di rinforzo, sono state eseguite prove di reversibilità in un edificio storico in muratura di tufo, situato nel centro di Napoli nei pressi del Monastero di Santa Chiara.

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