I progetti PON R&C: PROVACI e METRICS

I recenti eventi sismici che hanno colpito diverse Regioni Italiane ed i danni che hanno interessato buona parte del costruito dei centri storici, ha drammaticamente messo in evidenza la necessità di considerare, affrontare ed analizzare gli interventi di recupero, rafforzamento e miglioramento sismico dell’edilizia.

Se da un lato molti studi puntano all’upgrading prestazionale analizzando l’edificio da un punto di vista costruttivo e strutturale, dall’altro, tuttavia, si rileva la mancanza di un approccio sostenibile sul recupero dell’esistente. In questo ambito si inseriscono i Progetti di ricerca PROVACI (Tecnologie per la PRotezione e la VAlorizzazione DI Complessi di Interesse culturale) (PON 01_02324; PROVACI, 2011-2015),e METRICS (Metodologie e Tecnologie per

la Riqualificazione dei Centri Storici e degli Edifici di Pregio)

(PON03PE_00093_5; METRICS, 2013-2016) rientrantI nel programma Operativo Nazionale per la Ricerca e la Competitività PON-REC 2007-2013, che mirano allo sviluppo di metodologie e tecniche sostenibili per la riqualificazione e valorizzazione del costruito storico. In particolare, attraverso analisi LCA comparative tra le tecniche, le metodologie ed i materiali impiegati per il consolidamento e il recupero del costruito esistente è stato possibile individuare la soluzione di recupero che, a parità di prestazione meccanica fornita all’edificio esistente, minimizzi al tempo stesso gli impatti ambientali. Sulla base dei dati attenuti da indagini conoscitive e diagnostiche condotte sui siti dimostratori dei progetti, e in funzione della tipologia di danno da mitigare, sono state individuate due tecniche di intervento:

1) Tecnologia di incatenamento 2) Tecnologia di intonaco armato.

Per ognuna di esse sono stati identificati differenti scenari di analisi in funzione dei diversi materiali utilizzati per la realizzazione dell’ elemento di rinforzo, che possono essere sia tradizionali che innovativi. Come unità funzionale per l’analisi comparativa dei diversi scenari è stata individuata la specifica prestazione meccanica della tecnologia indagata.

I confini del sistema hanno incluso tutto il ciclo di vita delle tecnologie considerate. Per quel che concerne la tecnologia di incatenamento, i confini del sistema, hanno incluso la fase di produzione dei sistemi di incatenamento, la

analizzate la fase di produzione materiali (fibre e rete), la fase di applicazione dell’intonaco e la fase di rimozione e smaltimento del sistema di rinforzo.

Per la realizzazione dell’inventario dei consumi di risorse e di energia, associati ai materiali e ai relativi processi di produzione ed installazione delle due tecniche di consolidamento, sono stati utilizzati sia dati primari, forniti principalmente dai partner dei progetti (produzione acciaio, elementi di rinforzo per gli intonaci, materiali compositi), che secondari, utilizzando dati presenti in banche dati (es. Ecoinvent, (Hedemann & Konig, 2007)).

L’entità delle emissioni nell’ambiente e i danni in termini di qualità dell’ecosistema, cambiamento climatico e consumo di risorse sono stati calcolati e quantificati utilizzando le sei categorie di impatto riportate nella norma (UNI EN 15804, 2012): Riscaldamento Globale, Riduzione dello Strato di Ozono, Ossidazione Fotochimica, Acidificazione, Eutrofizzazione, Consumo di risorse abiotiche.

Per la tecnologia Incatenamento, si è condotto, uno studio comparativo tra barre in acciaio e barre in materiale composito, In particolare:

 Barra in Acciaio con sistema di tesatura a Caldo (B_AC);

 Barra in Acciaio con sistema di tesatura a Freddo (B_AF);

 Barra in materiale in fibra di vetro pultrusa (B_GFRP, Figura 1a)

 Barra in materiale in fibra di vetro pultrusa con sensori in fibra ottica

(B_GFRP+S).

L’unità funzionale scelta per valutare e comparare il profilo ambientale dei

quattro sistemi alternativi di incatenamento è “1 m di barra dimensionata a

parità di resistenza meccanica”.

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Riscaldamento Gloabale Riduzione str. ozono Ossidazione fotoch.

Acidificazione Eutrofizzazione Consumo di risorse

LCA Sistemi incatenamento

B_AC B_AF B_GFRP B_GFRP+S

(a) (b)

Figura 1: (a) B_GFRP; (b) Risultati LCA

In Figura 1b, sono riportati i risultati delle analisi LCA ottenuti dal confronto tra le tecnologie di incatenamento considerate, barre in acciaio (B_AF, B_AC) e in GFRP (BGFRP e B_GFRP+S). Dalla valutazione degli impatti, emerge che le

B_AF e B_AC presentano un impatto ambientale maggiore, di circa il 50%, rispetto agli altri due scenari in tutte le categorie di impatto considerate.

Dall’analisi dei risultati si evince come il metodo di tesatura per la barra in acciaio non incida sul profilo ambientale della stessa; la B_AF e la B_AC presentano infatti, profili ambientali simili in tutte le categorie ambientali. Analogamente, l’uso e l’inserimento di sistemi di monitoraggio all’interno della barra in GFRP, non incidono sul profilo ambientale della barra in materiale composito.

Per il sistema Intonaco armato (Figura 2a) sono state considerate 6 alternative costituite da elementi di rinforzo progettati e realizzati con materiali differenti.

 Rete in Acciaio (Rete_A);

 Rete in fibra di Vetro (Rete_V);

 Rete Pultrusa in fibra Vetro (Rete_VP)

 Rete in fibra di Vetro Sensorizzata (Rete_V+S)

 Rete in fibra di Basalto (Rete_B);

 Rete in fibra di Canapa (Rete_C, Figura 2a)

L’unità funzionale scelta per il confronto tra le diverse alternative è “1 m2

di intonaco armato progettato in modo tale da garantire la stessa resistenza al taglio (almeno 60 kN)” al paramento murario.

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Riscaldamento Globale Riduzione Str. Ozono Ossi dazione fotoch.

Acidi fi cazione Eut rofizzazione Consumo di risorse

LCA Sistemi di intonaco armato

Rete_A Rete_V Rete_V+S Rete_VP Rete_B Rete_C

(a) (b)

Figura 2: (a) Sistema di intonaco armato; (b) Risultati LCA

Il confronto ambientale tra le tecnologie di intonaco armato, Figura 2b, mostra che le alternative in fibra di vetro (Rete_V, Rete_V+S e Rete_VP) presentano simili profili ambientali, eccetto nelle categorie di Riduzione dello strato di ozono

Infatti, un significativo contributo alla riduzione dello strato di ozono è fornito dalla soluzione in vetro pultruso (Rete_VP) che, presenta un impatto maggiore rispetto a tutte le tipologie di intonaco investigate. Nella categoria di Acidificazione, invece, la Rete_VP presenta impatto minore rispetto alle alternative della stessa tipologia (Rete_V e Rete_V+S) mentre, l’impatto maggiore rispetto a tutte le soluzioni, è determinato dalla Rete_V+S e Rete_B. Inoltre, l’intonaco armato in basalto (Rete_B) presenta impatto ambientale maggiore nella categoria di Riscaldamento Globale, mentre la soluzione in fibra di Acciaio (Rete_A) nelle categorie di Ossidazione fotochimica, Eutrofizzazione e Consumo di risorse. Infine, la soluzione in canapa (Rete_C), risulta essere quella più sostenibile. Il suo impatto infatti, è circa 50-70% in meno rispetto alla soluzione con il profilo ambientale peggiore.