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Interventi di recupero

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Academic year: 2021

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Interventi di recupero

In base ai dati ricavati dall'analisi, si procede con la definizione degli interventi di recupero, con particolare attenzione rivolta alla conservazione del manufatto.

In base alle NTC 2008, si individuano le seguenti categorie di intervento sugli edifici esistenti63:

• Adeguamento: interventi atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalla normativa; • Miglioramento: interventi atti ad aumentare la sicurezza strutturale, pur senza

raggiungere i livelli richiesti dalle norme;

• Intervento locale: interventi che interessino elementi isolati e che comunque comportino il miglioramento delle condizioni preesistenti.

Nella categoria del miglioramento ricadono tutti quegli interventi che, pur non rientrando nella categoria dell'adeguamento, comportino una significativa variazione della rigidezza, della resistenza e/o della duttilità dei singoli elementi strutturali e/o introducano nuovi elementi strutturali tali che la risposta locale e globale alle azioni sismiche ne risulti significativamente modificata64.

Per i beni di interesse culturale ai sensi del Dlgs 42/2004, la normativa ammette la possibilità di limitarsi ad interventi di miglioramento effettuando la relativa valutazione di sicurezza, ma dato che l'edificio si prefigura come strategico per la funzione che ricopre, è auspicabile che si possa attingere l'adeguamento.

63 NTC 2008, §8.4 64 CE 2009, §C8.4.2

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8.1 Il consolidamento e la conservazione

Le tecniche di consolidamento in campo sismico hanno principalmente due scopi:

• l'aumento della resistenza, che si ottiene con il miglioramento delle prestazioni dell'esistente o l'inserimento di elementi resistenti nuovi;

• la riduzione delle sollecitazioni, ottenibile mediante la redistribuzione delle forze orizzontali o l'isolamento per effetto di elementi smorzanti.

L'immobile è soggetto al decreto legge 42/2004, Codice dei beni culturali e del paesaggio, appartenendo a persone giuridiche private ed essendo stato eseguito da più di cinquanta anni. Ogni intervento da eseguirsi sullo stesso deve essere valutato alla luce della compatibilità con la materia architettonica.

Ai sensi di tale decreto il bene non può essere distrutto, danneggiato o adibito ad usi non compatibili con il suo carattere storico o artistico oppure tali da recare pregiudizio alla sua conservazione65. La salvaguardia deve essere resa possibile da interventi di prevenzione, manutenzione e restauro, dove per “prevenzione” si intende il complesso delle attività idonee a limitare le situazioni di rischio connesse al bene culturale nel suo contesto, per “manutenzione” si intende il complesso delle attività e degli interventi destinati al controllo delle condizioni del bene culturale e al mantenimento dell'integrità, dell'efficienza funzionale e dell'identità del bene e delle sue parti, per “restauro” si intende l'intervento diretto sul bene attraverso un complesso di operazioni finalizzate all'integrità materiale ed al recupero del bene medesimo, alla protezione ed alla trasmissione dei suoi valori culturali.

Nel caso di beni immobili situati nelle zone dichiarate a rischio sismico in base alla normativa vigente, il restauro comprende l'intervento di miglioramento/adeguamento strutturale66.

Gli interventi di adeguamento in campo sismico hanno molto spesso carattere di invasività, richiedendo le norme tecniche livelli di prestazione molto elevati. Questo fatto si scontra da un lato con le necessità di conservazione del bene quale testimonianza del passato, da un lato con l'inopportunità di eseguire un eccesso di interventi: non risulta logico, infatti, né economico effettuare operazioni che modifichino radicalmente l'esistente o ne sostituiscano gli elementi resistenti con componenti del tutto nuovi.

L’obiettivo principale della progettazione deve sempre essere la conservazione della materia e del funzionamento strutturale accertato, in quanto caratterizzante l'opera in studio, purché

65 Dlgs 42/2004, capo III, sezione I, articolo 20, comma 1 66 Dlgs 42/2004, capo III, sezione II, articolo 29, comma 1-4

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questo non presenti carenze tali da poter comportare la perdita del bene67, oppure risulti largamente inadatto alla destinazione d'uso cui è votato l'edificio.

Storicamente, gli interventi di recupero dei beni storici hanno creato delle contrapposizioni tra coloro che sostennero i principi del minino e del massimo intervento, indicando con minimo intervento l'esasperazione del principio di conservazione del concetto originario e del valore storico del manufatto, e con massimo intervento la volontà di soddisfare ogni requisito di sicurezza.

Una buona progettazione, oggi, è una progettazione che si bilanci tra queste due posizioni, cercando di soddisfare al meglio ogni esigenza, ma percependo anche i limiti delle operazioni di consolidamento ed avendo la sensibilità di permettere in un secondo momento di intervenire nuovamente con tecnologie sempre più innovative. Questo atteggiamento, in particolare, risulta corretto e vantaggioso a lungo termine giacché ogni decisione può non essere scevra di errori di valutazione68.

Gli interventi, per questi motivi, devono essere in genere rivolti a singole parti del manufatto, contenendone il più possibile l’estensione ed il numero, e comunque evitando di alterare in modo significativo l’originale distribuzione delle rigidezze negli elementi. L’esecuzione di interventi su porzioni troppo limitate dell’edificio va comunque valutata e giustificata nel quadro di una indispensabile visione d’insieme, portando in conto gli effetti della variazione di rigidezza e resistenza degli elementi69.

Nello scegliere le tecniche d’intervento, si devono preferire quelle meno invasive e maggiormente compatibili con i criteri della conservazione, tenendo conto dei requisiti di sicurezza e durabilità, al fine di evitare prematuri interventi di sostituzione o rifacimento per avvenuto degrado. Dovranno essere privilegiati gli interventi in grado di trasformare in modo non permanente l’edificio mentre i nuovi materiali, risultanti dall’innovazione tecnologica, dovranno essere valutati alla luce dei criteri di compatibilità fisica, chimica e meccanica con i materiali dell'organismo architettonico su cui si deve intervenire.

In ultimo, l'intervento deve poter avere caratteristiche di affidabilità: si deve avere la certezza del beneficio introdotto, basandosi sulle osservazioni di interventi maggiormente datati oppure su sperimentazioni di laboratorio.

67 Circolare n. 26/2010 Ministero per i Beni e le Attività Culturali 68 L. Zevi (a cura di), 2001

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8.2 Il progetto di recupero strutturale

Si presentano nelle pagine seguenti tre diversi approcci progettuali in ordine di crescente invasività. Ognuno è stato modellato e provato con SismiCad in modo da ottenere la prova matematica del grado di affidabilità di ciascuno di essi.

8.1 La prima idea

La prima idea progettuale consiste in:

• rendere i solai infinitamente rigidi nel proprio piano;

• migliorare la connessione degli stessi solai ai maschi murari; • consolidare le volte ed eliminarne le spinte orizzontali;

• adozione di un metodo di consolidamento per le murature poco invasivo e reversibile, quale il metodo delle Cuciture Attive per la Muratura, applicato estensivamente a tutti gli elementi portanti dell'edificio.

8.1.1 I solai

Aumentare la rigidezza del solaio significa far sì che le azioni orizzontali dovute al sisma vengano trasmesse agli elementi resistenti verticali secondo l'effettiva distribuzione delle rigidezze, e non in dipendenza delle condizioni locali. Perché si possa realizzare questa condizione, il solaio in acciaio e voltine o in acciaio e tavelloni deve poter essere accompagnato da una soletta in cemento armato di almeno 5cm di spessore, collegata alla struttura originaria da appositi connettori70.

L'irrigidimento con soletta collaborante piena porta, per contro, all'appesantimento del solaio e, quindi, al richiamo di una quota maggiore di forza sismica orizzontale, fatale per le murature cui i solai sono vincolati. Per questo motivo, si sceglie di alleggerire la soletta con uno strato di isolante.

Per migliorare la connessione tra il solaio e la muratura, si procede inserendo delle barre in acciaio a livello della rete elettrosaldata che arma la nuova soletta, e passanti nello spessore dei maschi murari. Tali barre, alloggiate con un passo di circa 40cm lungo tutti i lati del solaio, sono bloccate esternamente da una piastra in acciaio che funge da capochiave ed hanno anche una secondaria funzione di connessione dei paramenti che compongono la muratura.

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8.1.2 Le volte

Il rinforzo delle volte, per omogeneità con ciò che avviene per i solai, si realizza con una controvolta in cemento armato di spessore 5cm. Le due strutture, la volta in mattoni e quella in c.a., vengono rese collaboranti mediante appositi connettori in acciaio. Le eventuali spinte orizzontali possono essere eliminate predisponendo un sistema di catene in acciaio.

8.1.3 Il metodo delle Cuciture Attive per la Muratura

La scelta di consolidare la muratura con il sistema suddetto è dovuta al fatto che la muratura più diffusa nell'edificio, ed anche quella più scarsa a livello meccanico, è una muratura a doppio paramento caotico con riempimento a sacco, parzialmente listata e parzialmente no. La necessità di migliorare il collegamento tra i due paramenti e le prestazioni meccaniche globali dei maschi, nonché le esigenze di conservazione del bene, suggeriscono l'uso di tale metodo, detto anche CAM.

Il sistema CAM è realizzato con nastri in acciaio inox, di spessore 0,75-0,8 mm e larghezza di 18-20 mm, a cucire la muratura attraverso due fori passanti lo spessore della stessa, a distanza in genere compresa tra i 100 e i 200 cm. I singoli nastri sono poi richiusi ad anello mediante un macchinario capace di imprimere una pretensione regolabile al nastro, e dunque una precompressione nella muratura, sia trasversale che complanare alla parete trattata.

Il sistema si completa con delle piastre di dimensioni circa 125x125 mm anch’esse in acciaio inox, dotate di fori conformati ad imbuto, da disporsi all’imboccatura del foro per evitare che i nastri danneggino la muratura mediante distribuzione delle forze di contatto del nastro,

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altrimenti concentrate nella muratura intorno al foro stesso, e assorbimento delle tensioni di trazione prodotte nella muratura intorno al foro da due avvolgimenti contigui. Nelle zone d'angolo, in corrispondenza delle aperture o delle zone terminali delle pareti, le piastre in acciaio inox acquistano la forma di angolari.

Il sistema di nastri di acciaio inox può essere posto in opera secondo maglie quadrate, rettangolari o triangolari, anche irregolari, con la massima flessibilità, così da realizzare un’imbracatura continua di tutta la parete, sia in orizzontale che in verticale.

La messa in opera dei nastri può essere completata con l’iniezione di miscele leganti attraverso i fori praticati per il passaggio dei nastri stessi. In alternativa o a completamento della maglia ortogonale, possono disporsi anche nastri in diagonale, così come è utile che i collegamenti ad eventuali cordoli di piano siano disposti obliquamente in modo da limitare le possibilità di scorrimento longitudinale tra il cordolo e la muratura.

Il metodo CAM è vantaggioso sia in termini di miglioramento della resistenza e duttilità della muratura, sia in termini di reversibilità, invasività e compatibilità con gli impianti.

98. M. Dolce, D. Nigro, F.C. Ponzo, R. Marnetto, 2001: elementi base del sistema CAM

99. M. Dolce, D. Nigro, F.C. Ponzo, R. Marnetto, 2001: tipica disposizione del sistema CAM per una muratura con cordolo e apertura

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Dal punto di vista meccanico si osserva che:

• I nastri di acciaio inox, precompressi, svolgono un ruolo attivo, imponendo alla muratura un leggero stato di precompressione, sia nel piano della parete sia in direzione trasversale e collegando i paramenti dell’apparecchio murario. Questo comporta un ritardo nella formazione di eventuali fessure nella muratura e l'immediata attivazione dell'acciaio, tipicamente molto più duttile della muratura.

• I collegamenti in verticale tra le pareti di piani successivi sono facili da realizzare (anche senza la demolizione del solaio, è sufficiente praticare fori di diametro 20-25 mm in adiacenza alla parete) e sicuri nel risultato;

• Le caratteristiche meccaniche dell’acciaio inox garantiscono una buona duttilità d’insieme.

Dal punto di vista della reversibilità e invasività dell’intervento e della funzionalità della costruzione si osserva che:

• La tecnologia è poco invasiva e totalmente reversibile;

• L’efficacia delle legature trasversali, garantita dai collegamenti meccanici e dalla pretensione dei nastri di acciaio, permette di ridurre il loro numero, e conseguentemente il numero di perforazioni da effettuare sulla muratura, riducendo ulteriormente l’invasività dell’intervento,

• L’acciaio inox garantisce affidabilità nel tempo;

• La conservazione degli intonaci tradizionali elimina le problematiche termo-igrometriche create dall’uso degli intonaci cementizi, indispensabili nelle applicazioni delle reti elettrosaldate,

• I ridotti spessori e la flessibilità dei nastri di acciaio rendono agevole l’aggiramento, all’interno o all’esterno, da parte degli impianti.

Il consolidamento con metodo CAM è da considerarsi come un consolidamento con diatoni artificiali e, come tale, fa parte della quarta categoria delle tecniche di intervento codificate dalla Circolare Ministeriale del 200971: Connessione trasversale (si veda la figura 79).

La caratterizzazione meccanica della muratura su cui è avvenuto l'intervento si ottiene quindi moltiplicando le caratteristiche meccaniche (fm e τ0) precedentemente esposte nel §5 per il coefficiente correttivo tipico dell'intervento considerato e della muratura di base. Si ottiene:

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Tabella 22. Caratteristiche meccaniche della muratura consolidata con il metodo CAM, elaborazione personale Metodo CAM

Intervento di consolidamento – muratura a sacco non listata

§C8A.2 Coefficiente correttivo β 1,5

Resistenza media a compressione 300

Resistenza media a taglio 5,25

Modulo elastico normale medio E 1845

Modulo di elasticità tangenziale medio G 615

Intervento di consolidamento – muratura a sacco listata

§C8A.2 Coefficiente correttivo β 1,5

Resistenza media a compressione 360

Resistenza media a taglio 6,3

Modulo elastico normale medio E 2460

Modulo di elasticità tangenziale medio G 820

Intervento di consolidamento – muratura in mattoni pieni e malta di calce

§C8A.2 Coefficiente correttivo β 1,3

Resistenza media a compressione 312

Resistenza media a taglio 7,8

Modulo elastico normale medio E 1500

Modulo di elasticità tangenziale medio G 500

Intervento di consolidamento – muratura in pietrame disordinata

§C8A.2 Coefficiente correttivo β 1,5

Resistenza media a compressione 150

Resistenza media a taglio 3,0

Modulo elastico normale medio E 870

Modulo di elasticità tangenziale medio G 290 f m N/cm 2 τ0 N/cm2 N/mm2 N/mm2 fm N/cm2 τ0 N/cm2 N/mm2 N/mm2 fm N/cm2 τ0 N/cm2 N/mm2 N/mm2 fm N/cm2 τ0 N/cm2 N/mm2 N/mm2

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8.1.2 La seconda idea

La seconda idea progettuale consiste in:

• rendere i solai infinitamente rigidi nel proprio piano;

• migliorare la connessione degli stessi solai ai maschi murari; • consolidare le volte ed eliminarne le spinte orizzontali;

• adozione di un metodo di consolidamento per le murature invasivo e irreversibile, quale il metodo del placcaggio, applicato estensivamente a tutti gli elementi portanti dell'edificio.

Per quanto riguarda gli approfondimenti dei primi tre punti di questo elenco, si rimanda al §8.1.1.

8.1.2.1 L'intonaco armato

Il metodo dell'intonaco armato si realizza con l'apposizione su entrambe le facce del muro, di lastre verticali di materiale a base idraulica opportunamente armate da rete elettrosaldata e rese solidali alla muratura in oggetto grazie a dei ferri trasversali passanti nello spessore dei maschi. Una volta rimossi l'intonaco originario e la malta nei giunti tra gli elementi lapidei per una profondità di 2-3cm, si procede con la spazzolatura e pulitura della superficie muraria per rimuovere eventuali polveri e depositi incoerenti. Quindi si praticano fori passanti l'intero spessore del maschio per poi alloggiare le barre in acciaio, lasciando che queste sporgano da entrambi i lati per 10cm. Quindi, una volta riempiti con della malta espansiva sia fori che le eventuali lesioni provocate dallo operazioni di perforazione, si applica su entrambe le facce la rete elettrosaldata in acciaio inox. Questa va risvoltata per circa 50cm in corrispondenza degli spigoli laterali, così da collegare la parete in esame con le altre strutture portanti. Le sovrapposizioni tra due reti, invece, dovranno riguardare almeno due maglie. A questo punto si fissa la rete con dei chiodi uncinati, poi le barre passanti vengono piegate a 90° al fine di connetterle alle maglie della rete e realizzare una connessione tra la vecchia struttura e quella nuova.

Infine, sul setto murario preventivamente bagnato con acqua fino a saturazione, così da evitare eventuali sottrazioni d'acqua al nuovo materiale, si applica uno strato di malta cementizia. Il placcaggio, decisamente invasivo, è in questo caso possibile data l'assenza di particolari valenze storico-architettoniche nelle murature e nei rivestimenti parietali.

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Questa procedura consente di migliorare le caratteristiche di resistenza del maschio murario grazie all'effetto di confinamento che le nuove paretine esercitano sulla vecchia parete ed al notevole aumento di rigidezza della parete a conclusione dell'intervento. L'enorme svantaggio che si ottiene è di tipo pratico: la trasmissione termica aumenta, il comfort diminuisce, vi sono notevoli difficoltà per quanto riguarda l'eventuale modifica degli impianti.

Il consolidamento mediante placcaggio fa parte della settima categoria delle tecniche di intervento codificate dalla Circolare Ministeriale del 200972: Intonaco armato (si veda la figura 79).

La caratterizzazione meccanica della muratura su cui è avvenuto l'intervento si ottiene quindi moltiplicando le caratteristiche meccaniche (fm e τ0) precedentemente esposte nel §5 per il coefficiente correttivo tipico dell'intervento considerato e della muratura di base. Si ottiene:

72 CE 2009, §C8A.2

100. M.L. Beconcini, lezioni per il corso di Recupero e Conservazione degli Edifici: la rimozione dell'intonaco, l'apposizione delle barre in acciaio e quella del calcestruzzo

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Tabella 23. Caratteristiche meccaniche della muratura consolidata con il placcaggio, elaborazione personale

Intonaco Armato

Intervento di consolidamento – muratura a sacco non listata

§C8A.2 Coefficiente correttivo β 2

Resistenza media a compressione 400

Resistenza media a taglio 7

Modulo elastico normale medio E 2460

Modulo di elasticità tangenziale medio G 820 Intervento di consolidamento – muratura a sacco listata

§C8A.2 Coefficiente correttivo β 2

Resistenza media a compressione 480

Resistenza media a taglio 8,4

Modulo elastico normale medio E 2460

Modulo di elasticità tangenziale medio G 820 Intervento di consolidamento – muratura in pietrame disordinata

§C8A.2 Coefficiente correttivo β 2,5

Resistenza media a compressione 250

Resistenza media a taglio 5,0

Modulo elastico normale medio E 870

Modulo di elasticità tangenziale medio G 290

fm N/cm2 τ0 N/cm2 N/mm2 N/mm2 fm N/cm2 τ0 N/cm2 N/mm2 N/mm2 fm N/cm2 τ0 N/cm2 N/mm2 N/mm2

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8.1.3 La terza idea

La terza idea progettuale consiste in:

• rendere i solai infinitamente rigidi nel proprio piano;

• migliorare la connessione degli stessi solai ai maschi murari; • consolidare le volte ed eliminarne le spinte orizzontali;

• adozione di un metodo di consolidamento per le murature poco invasivo e reversibile, quale il metodo delle Cuciture Attive per la Muratura, applicato estensivamente a tutti gli elementi portanti dell'edificio;

• affiancare agli elementi resistenti esistenti un sistema di setti in cemento armato per coadiuvare le strutture deputate a resistere ai carichi orizzontali.

Per quanto riguarda gli approfondimenti dei primi quattro punti di questo elenco, si rimanda al §8.1.1.

8.1.3.1 Il sistema di setti in cemento armato

Le strutture esistenti non sono in grado di sopportare gli spostamenti richiesti dal sisma, sia perché i materiali di cui sono composte sono carenti, sia perché la densità dei muri resistenti nelle due direzioni di verifica risulta limitata. Potrebbe perciò risultare conveniente l'affiancare un nuovo sistema resistente in cemento armato a quello esistente, deputato a sopportare i soli carichi orizzontali e collegato al resto attraverso i solai, resi infinitamente rigidi nel proprio piano.

Si può optare convenientemente per questo tipo di intervento, decisamente invasivo, qualora lo stesso abbia caratteristiche di puntualità, risulta svantaggiosa a livello conservativo ed economico l'applicazione estensiva di tale metodo.

Per questo motivo, i nuovi elementi in cemento armato sono stati introdotti gradatamente, partendo da un sistema con soli due setti ed aumentandone il numero solo dopo un'attenta valutazione dei benefici ottenuti.

Generalmente l'introduzione di nuovi elementi è avvenuta rispettando le caratteristiche di simmetria sia geometrica che meccanica: si ricorda che l'edificio ha già subito interventi in passato, come l'intonaco armato sulle pareti della chiesa, ed i connotati geometrici sono decisamente particolari. Per questo motivo, l'attenzione si è focalizzata sull'edificio con la torretta (edificio 1, v.§4), meno resistente degli altri sia per la qualità della muratura sia per la snellezza di alcuni dei maschi.

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dei setti armati:

Dai risultati dell'analisi pushover sul modello dello stato di fatto si può evincere che le maggiori carenze sono lungo la direzione y, la medesima direzione lungo la quale si orienta la torretta. Si sceglie, quindi, di posizionare un numero maggiore di setti lungo tale direttrice, a bloccare quasi tutti i maschi resistenti (ne vengono esclusi soltanto due). Lungo la direzione opposta si prevede un sistema di due setti localizzati ad est ed ovest del corpo trasversale della chiesa, più rigido del resto.

I setti proposti ricalcano la struttura esistente ed hanno maggiore diffusione nell'edificio 1. Data la posizione in pianta e la necessità di affiancare le pareti dal piano delle fondazioni a quello della copertura, i setti hanno altezze variabili: il più basso è quello nella zona presbiteriale della chiesa, i più snelli sono quelli che cingono la scala dell'edificio 1. Lo spessore è pari ovunque a

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20cm.

Questa soluzione, che dai dati ottenuti porta effettivamente ad attingere l'adeguamento sismico, è da considerare come soluzione-limite per l'elevato costo e le notevoli problematiche che comporterebbe la sua realizzazione.

Costruire setti in cemento armato nella posizione proposta significa anche realizzare delle fondazioni in cemento armato, quindi molto rigide, in prossimità di fondazioni superficiali in muratura, con le ovvie conseguenze di interferenza tra le stesse ed elevati costi.

Prolungare i setti dalle fondazioni alla copertura implica anche sfondare i solai creando aperture nelle quali queste pareti possano essere alloggiate e collegate alla soletta collaborante degli stessi solai. Inoltre, alcuni setti come quelli che cingono la scala, sono parzialmente o totalmente esterni all'edificio, cosa che porta all'aumento di volume del fabbricato, nonché alla perdita dell'originario aspetto esteriore.

Infine, come prevedibile, i setti interrompono la comunicazione di molti ambienti, quindi globalmente andrebbe ripensata la distribuzione.

Figura

Tabella 22. Caratteristiche meccaniche della muratura consolidata con il metodo CAM, elaborazione personaleMetodo CAM
Tabella 23. Caratteristiche meccaniche della muratura consolidata con il placcaggio, elaborazione personaleIntonaco Armato

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