Interventi locali mirati all’incremento della resistenza a

Le azioni orizzontali da sisma, sia che risultino direttamente applicate alle pareti e dirette normalmente alle stesse come conseguenza delle forze inerziali delle masse murarie, o che nascano in corrispondenza degli impalcati per effetto dei carichi che vi agiscono, vanno affidate, come visto, alla struttura nella sua globalità con funzionamento scatolare, fermo restando che gli impalcati siano abbastanza rigidi da ripartire le azioni sismiche tra le pareti verticali.

Il comportamento sotto sisma di un fabbricato in muratura è, quindi, strettamente legato alla risposta resistente dei singoli pannelli sottoposti all’azione di taglio nel proprio piano.

Le forze che nascono per effetto del terremoto, però, possono essere tali da superare la resistenza a taglio delle pareti, si generano così dei

quadri fessurativi dall’andamento approssimativamente perpendicolare alle direzioni principali di trazione, chiaramente visibili in Fig. 2.13.

Fig. 2.13 – Danneggiamenti dovuti a crisi per taglio dei pannelli

Interventi tradizionali

La tipologia di intervento più diffusa per l’incremento della resistenza a taglio di pannelli murari prevede l’incremento della superficie resistente aumentandone lo spessore con paretine in calcestruzzo armati in aderenza.

(a)

(b) (c) Fig. 2.14 – Rinforzo di muratura con lastra armata

(a) e (b) fasi dell’intervento[2.23]; (c) applicazione [2.46]

L’intervento si realizza realizzando le paretine integrative, armate con rete elettrosaldata ed inserendo delle barre di collegamento tra le pareti (agganciate alla rete elettrosaldata), dimensionate e distribuite in funzione degli spessori e dei carichi in gioco, iniettando i fori con miscele compatibili col supporto.

Questo è un intervento molto efficace nei casi in cui la muratura sia particolarmente degradata oppure presenti diffuse lesioni, qualora le lesioni siano particolarmente gravi, l’intervento può essere preceduto da interventi di risarcitura con biacche da iniezione. Nella Fig. 2.14 sono riportati le fasi esecutive di tale tipo di rinforzo.

Interventi con l’utilizzo di materiali innovativi

La modalità di ripristino, per certi versi più “ovvia” prevedendo l’utilizzo di materiali compositi FRP è quella di realizzare, sulla zona da rinforzare, delle paretine di intonaco armate con barre in fibra di carbonio o vetro in luogo dell’acciaio, secondo le modalità e lo schema riportati in Fig. 2.15. La rete di rinforzo è solidarizzata alla muratura sottostante con elementi anch’essi in composito, distribuiti opportunamente sulla superficie.

Interventi ancor meno invasivi dalla rapidissima messa in opera possono essere realizzati utilizzando una rete in fibra di vetro o carbonio immersa in una miscela cementizia minerale (Fiber Renforced Cementitious Matrix, FRCM) che funge da matrice del rinforzo e legante con la superficie di supporto. Il sistema è applicato attraverso uno strato di matrice cementizia nel cui piano medio è inserito il rinforzo, sottoforma di una o più reti in fibra di carbonio Fig. 2.16.

(a) (b)

(c)

Fig. 2.15 – Intonaco armato con rete di composito FRP (a) e (b) schema dell’intervento, (c) realizzazione [2.39]

(a) (b) Fig. 2.16 – Applicazione del FRCM

(a) messa in opera della rete in C-FRP sul primo strato di malta minerale; (b) ricoprimento della rete di rinforzo [2.28]

Altra modalità di intervento prevede l’utilizzo di tessuti o lamine in fibre di carbonio incollate alla superficie di supporto con resine epossidiche, disposte in modo da incrementare la resistenza a taglio complessiva del pannello sfruttando l’elevatissima resistenza a trazione dei compositi. Idealmente, le fibre andrebbero disposte lungo le potenziali linee di frattura del pannello, perpendicolarmente alla isostatiche di compressione. Nella pratica, tali materiali sono applicati solitamente sui pannelli secondo due principali configurazioni geometriche: strisce di FRP istallate parallelamente ai corsi di malta e strisce disposte lungo le diagonali dell’elemento da rinforzare Fig. 2.17.

Tale intervento può estendersi ad un intero fabbricato andandosi ad integrare ad ulteriori interventi di cerchiatura come, ad esempio, è stato fatto sul fabbricato in Fig. 2.18.

Nell’intervento riportato nella Fig. 2.19 è stata realizzata una vera e propria struttura reticolare in materiale composito a base di fibre di vetro al fine di migliorare il comportamento del paramento murario.

(a) (b) (c) Fig. 2.17 – Alcune geometrie usate per il rinforzo a taglio di pannelli con FRP [2.44]

Fig. 2.18 – Consolidamento delle muratura portanti di un edifico con FRP [2.24]

Fig. 2.19 – Consolidamento di pannelli murari, Castrum Voltae, Volta Mantovana (MN) [2.33]

2.4.3 Interventi locali mirati all’incremento della resistenza a compressione

La crisi per schiacciamento di colonne murarie è solitamente causata da una sezione trasversale insufficiente, da impiego di malte molto scadenti, da incrementi di carico a seguito di cambiamenti di destinazione d’uso del fabbricato, per cedimenti in fondazione, per ridistribuzione dei carichi a seguito di ulteriori dissesti.

(a) (b) (c)

Fig. 2.20 – Crisi per schiacciamento di colonne in muratura

(a) Mileto, particolare di un pilastro all’ingresso della Moschea; (b) e (c) quadri fessurativi in presenza di imminente collasso per schiacciamento [2.38]

Un solido, sottoposto a compressione assiale, tende a contrarsi nella direzione del carico ed a dilatarsi trasversalmente nella direzione ad esso perpendicolare; quando la dilatazione trasversale supera la capacità di coesione dell’elemento di innescano delle lesioni longitudinali, all’incirca parallele alla direzione di diffusione dei carichi, come si può notare nei dissesti riportati nella Fig. 2.20.

Questa tipologia di dissesto è, tra quelle illustrate la più pericolosa, in quanto, una volta attivatosi il meccanismo di rottura, evolve molto rapidamente fino al collasso dell’elemento.

Interventi tradizionali

Lo scopo principale delle varie modalità di intervento su elementi sottoposti prevalentemente a compressione, è quello di incrementarne la resistenza a compressione impedendone la dilatazione trasversale sotto carico. Tale risultato può essere ottenuto o con cerchiatura esterna (dilatazione impedita per confinamento laterale), ad esempio tramite elementi metallici, modalità di intervento diffusa fin dai secoli scorsi, oppure con frettaggio interno (dilatazione impedita per attrito).

(a) (b) Fig. 2.21 – Consolidamento di una colonna in muratura con profilati e cerchiature

metalliche

(a) schema dell’intervento [2.30]; (b) applicazione su una colonna in muratura, di un fabbricato del centro storico di Ferrara

La cerchiatura consiste, sinteticamente, nel disporre degli elementi metallici volti a contenere la colonna, collegati da elementi verticali, secondo geometrie come quella riportata in Fig. 2.21–a. Tale tipo di intervento era molto diffuso già dai secoli trascorsi come è illustrato, ad esempio, in Fig. 2.21–b.

Altra tecnica comunemente utilizzata prevede l’impiego di tirantini metallici passanti la muratura Fig. 2.22 e Fig. 2.23 disposti secondo una maglia prestabilita. Tali elementi entrano in trazione per l’insorgere di dilatazioni laterali nella muratura, oppure l’intervento può essere eseguito a caldo ottenendo, a seguito del raffreddamento delle barre, una precompressione. L’intervento si realizza eseguendo i fori passanti con carotiere, inserendo le barre filettate, inserimento dei piattini di contrasto in testa alle barre e successiva sigillatura dei fori con miscele compatibili col supporto in muratura.

Gli effetti ottenuti con interventi di frettaggio sono sostanzialmente simili a quelli descritti per i tirantini antiespulsivi, ossia, le barre inserite nella muratura impediscono le dilatazioni trasversali per attrito.

Per la messa in opera sono dapprima eseguiti dei fori nella muratura e, dopo il lavaggio degli stessi con acqua a bassa pressione, vengono alloggiate le barre e sigillate con miscele compatibili col supporto.

Quest’ultima tecnica è particolarmente indicata nel caso di murature con paramenti scollegati tra loro, soprattutto quando c’è rischio di spanciamento fuori piano dell’elemento, non è particolarmente efficace in caso di spinte laterali o in caso di ribaltamento dell’intera parete in quanto i tirantini non incrementano la resistenza a taglio.

(a) (b) Fig. 2.22 – Consolidamento con tirantini antiespulsivi

(a) dettaglio di piastra e rondella di un tirantino; (b) esempio di applicazione su di un maschio murario [2.37].

Fig. 2.23 – Consolidamento con tirantini antiespulsivi esempio di applicazione su di un maschio murario [2.37]

Nella Fig. 2.24 è riportato un intervento eseguito su un pilone in muratura, in cui l’elemento è stato consolidato con elementi in acciaio,

barre passanti la muratura ed un getto di completamento in calcestruzzo armato con rete elettrosaldata.

(a) (b)

(c)

Fig. 2.24 – Consolidamento di un pilone in muratura con acciaio e betoncino armato (a) e (b) fasi dell’intervento (c) realizzazione dell’intervento [2.31].

Interventi con l’utilizzo di materiali innovativi

Anche in quest’ambito, usare compositi fibrorinforzati consente un notevole risparmio di tempo, ridotta invasività e velocità di messa in opera. Gli interventi illustrati nella Fig. 2.25 sono eseguiti mettendo in opera tessuti in fibra di carbonio incollati alla superficie di supporto con resina epossidica. I tessuti sono applicati sul contorno come fasciatura esterna continua, oppure cerchiatura, aggiungendo, eventualmente, delle barre, sempre in FRP, interne alla colonna. Le cuciture, hanno, anche in tal caso, il ruolo di contenere la dilatazione laterale della muratura sotto carico verticale.

(a) (b) (c) Fig. 2.25 – Consolidamento di colonne murarie con compositi FRP [2.42].

2.5 L’utilizzo dei compositi per il rinforzo delle strutture: il quadro